![シャドウ マッピング
?1. ライトに仮想的にカメラをセット
2. シェーダーにライトカメラ情報を送るコードを書く
- ライトのカメラに深度シェーダーを設定する
- カメラ座標のProjectionMatrix * ViewMatrixを
設定する
[ExecuteInEditMode()]
public class ShadowMapCamera : MonoBehaviour {
[SerializeField] Shader m_shadowMapDepthShader ;
Camera m_camera;
void Start () {
m_camera = GetComponent<Camera> ();
m_camera.SetReplacementShader (m_shadowMapDepthShader, "");
}
void Update(){
var VP = m_camera.projectionMatrix * m_camera.worldToCameraMatrix;
Shader.SetGlobalMatrix ("_ShadowMat",VP);
}
}](https://image.slidesharecdn.com/shader12-160921031755/85/7-6-320.jpg)
ひまわり本7章
- 2. 本日の内容 ?ひまわり本 第7章 - シャドウマッピングで物体に影を付ける - ランダムサンプリングで影をいい感じに - SSAO - 適宜Unity用に読み替えていけばUnityでも可
- 3. シャドウ マッピング ?シャドウマッピング - 光の角度による影は既に実装した https://en.wikibooks.org/wiki/GLSL_Programming/Unity/Smooth_Specular_Highlights - オブジェクト同士の相互作用による 影を付けたい
- 4. シャドウ マッピング ?手順 1. ライトに仮想的にカメラをセット 2. ライトから見たZ軸方向の距離をテクスチャに保存 3. メインカメラで それを影情報として利用
- 5. シャドウ マッピング ?1. ライトに仮想的にカメラをセット 1. Directional Light に Camera を付ける - Clear Flags : Solid Color - BackGround : RGB(255,255,255) にしておくと見やすい - Projection を Orthrographicにすると (何故か)深度が取れないのでPerspectiveにする - Target Texture を設定する - ここでRenderTextureを設定すると, カメラの映像をテキスチャーに保存できる.
- 6. シャドウ マッピング ?1. ライトに仮想的にカメラをセット 2. シェーダーにライトカメラ情報を送るコードを書く - ライトのカメラに深度シェーダーを設定する - カメラ座標のProjectionMatrix * ViewMatrixを 設定する [ExecuteInEditMode()] public class ShadowMapCamera : MonoBehaviour { [SerializeField] Shader m_shadowMapDepthShader ; Camera m_camera; void Start () { m_camera = GetComponent<Camera> (); m_camera.SetReplacementShader (m_shadowMapDepthShader, ""); } void Update(){ var VP = m_camera.projectionMatrix * m_camera.worldToCameraMatrix; Shader.SetGlobalMatrix ("_ShadowMat",VP); } }
- 7. シャドウ マッピング ?2. ライトの距離をテクスチャに保存 - テクスチャには 各色0~1で値を保存. - この例では100m先 までのものに影. SubShader { Tags { "RenderType"="Opaque" } Pass { GLSLPROGRAM #ifdef VERTEX out vec4 position; void main(){ position = gl_ModelViewProjectionMatrix * gl_Vertex; gl_Position = position; } #endif #ifdef FRAGMENT in vec4 position; void main(){ //wで割ると画面Sizeで正規化できる float x = position.x / position.w; float y = position.y / position.w; gl_FragColor = vec4(position.z/100,0,0,0); } #endif ENDGLSL } }
- 8. シャドウ マッピング ?3. メインカメラで影情報として利用 Shader "GLSL shadow map shader" { Properties { _ShadowMap ("Shadow Map", 2D) = "white" {}} SubShader { Pass { GLSLPROGRAM uniform mat4 _Object2World; // is modelMatrix uniform sampler2D _ShadowMap; uniform mat4 _ShadowMat; #ifdef VERTEX out vec4 shadowCoord; void main(){ shadowCoord = _ShadowMat * _Object2World * gl_Vertex ; gl_Position = gl_ModelViewProjectionMatrix * gl_Vertex; } #endif #ifdef FRAGMENT in vec4 shadowCoord; float getZDiff(float x,float y){ return texture2D(_ShadowMap,vec2(x,y)).x *100-shadowCoord.z; } void main(){ float x = shadowCoord.x / shadowCoord.w / 2 +0.5; float y = shadowCoord.y / shadowCoord.w / 2 +0.5; if (x < 0 || x > 1 || y < 0 || y > 1 ) discard; else{ float val = getZDiff(x,y); if(abs(val) <= 0.01 ) gl_FragColor = vec4(1.0); //影ではない else gl_FragColor = vec4(0.72);//影 } } #endif ENDGLSL } } }
- 10. シャドウマッピング ?解決方法 - 保存するテクスチャの解像度を上げる - 単純だがその分処理が重くなる - 影に使う情報を増やす(PCF) - 近隣の深度ピクセルも利用する
- 11. PCF ?PCF - 単純に周り5箇所の平均をとって滑らかにする float sum = 0; float dx = _Radius /1000; float dy = _Radius /1000; sum += getZDiff(x-dx,y+dy); sum += getZDiff(x-dx,y-dy); sum += getZDiff(x+dx,y+dy); sum += getZDiff(x+dx,y-dy); sum += getZDiff(x,y); sum /= 5; if (abs(sum) <= 0.01) gl_FragColor = vec4(1.0); else gl_FragColor = vec4(0.72);
- 13. ランダムサンプリング ?ランダムサンプリング - ひまわり本ではランダム点を先に計算しておいて テキスチャーに保存して利用している - 毎回計算するのは時間がかかるため - 各点毎に16個のサンプル点の情報を記憶 - GLSLをうまく使って一つのテクスチャに RGBA以上(float*4)の情報を保存している - Unityでは任意深度のテクスチャを生成できないので 今回はシェーダ側で計算した
- 14. ランダムサンプリング ?ランダムサンプリング float GetRandomNumber(vec2 texCoord, int Seed){ //0f~1f return fract(sin(dot(texCoord.xy, vec2(12.9898, 78.233)) + Seed) * 43758.5453); } float getZRandomDiff(float x,float y,int i){ int thetaNum = 8; int rNum = 4; float theta = 6.2832*(i + GetRandomNumber(vec2(x,y),i))/thetaNum; float r = 1.0- (floor(i/thetaNum)- GetRandomNumber(vec2(x,y),i))/rNum ; float ix = x + _Radius /1000* r * cos(theta); float iy = y + _Radius /1000* r * sin(theta); return getZDiff(ix,iy); } ---------------- int outer = 8; for(int i = 0;i < outer; i++){ sum += getZRandomDiff(x,y,i); } if(abs(sum/outer) <= 0.01 ) gl_FragColor = vec4(1.0); //影では完全にない else if (abs(sum/outer) >= 0.99 ) gl_FragColor = vec4(0.72);//完全に影 else { int RadiusxTheta = 32; for(int i = outer;i < RadiusxTheta; i++){ sum += getZRandomDiff(x,y,i); } if(abs(sum/RadiusxTheta) <= 0.01 ) gl_FragColor = vec4(1.0); //影ではないかも else gl_FragColor = vec4(0.73);//結構影っぽい }