浅谈Unity的实时阴影

明绍宗朱聿键鼻

本文档主要记录一下如何在unity中要加入实时阴影。
一、阴影投射。
首先，要先加入一个LightMode为ShadowCaster的pass，例如：

1. // Pass to render object as a shadow caster
2. Pass
3. {
4. Name "ShadowCaster"
5. Tags { "LightMode" = "ShadowCaster" }
7.     CGPROGRAM
8.     #pragma vertex vert
9.     #pragma fragment frag
10.     #pragma target 2.0
11.     #pragma multi_compile_shadowcaster
12.     #pragma multi_compile_instancing // allow instanced shadow pass for most of the shaders
13.     #include "UnityCG.cginc"
15.     struct v2f {
16.         V2F_SHADOW_CASTER;
17.         UNITY_VERTEX_OUTPUT_STEREO
18.     };
20.     v2f vert(appdata_base v)
21.     {
22.         v2f o;
23.         UNITY_SETUP_INSTANCE_ID(v);
24.         UNITY_INITIALIZE_VERTEX_OUTPUT_STEREO(o);
25.         TRANSFER_SHADOW_CASTER_NORMALOFFSET(o)
26.         return o;
27.     }
29.     float4 frag(v2f i) : SV_Target
30.     {
31.         SHADOW_CASTER_FRAGMENT(i)
32.     }
33.     ENDCG
34. }

复制代码

这个Pass把物体渲染进ShadowMap
二、阴影接收
在ForwardBase Pass中，加入

1. Pass
2. {
3.     Tags { "LightMode" = "ForwardBase" }
5.     CGPROGRAM
7.     #pragma vertex vert
8.     #pragma fragment frag
9.     #include "UnityCG.cginc"
11.     #pragma multi_compile_fwdbase
13.     #include "AutoLight.cginc"
16.     struct v2f
17.     {
18.         float4 pos : SV_POSITION;
19.         float3 worldPos : Texcoord0;
20.         LIGHTING_COORDS(1,2)
21.     };
24.     v2f vert(appdata_base v) {
25.         v2f o;
26.         o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
27.         TRANSFER_VERTEX_TO_FRAGMENT(o);
29.         return o;
30.     }
32.     fixed4 frag(v2f i) : COLOR {
33.         float atten = LIGHT_ATTENUATION(i);
34.         //UNITY_LIGHT_ATTENUATION(atten, i, i.worldPos);
35.         fixed3 outColor = fixed3(0.6, 0.0, 0.0) * atten;
36.         return float4(outColor, 0.5);
37.     }
38.     ENDCG
39. }

复制代码

得到的atten 就是shadow值。


代码来说还是很简单的，但是在测试过程中遇到几个问题，在这里记录一下：
1.ForwardBase Pass中只处理平行光阴影，LightMap等，其他的灯光需要在ForwordAdd Pass中进行处理。
2.在顶点着色器中加入顶点变换的话，接受阴影需要使用UNITY_LIGHT_ATTENUATION(atten, i, i.worldPos);因为在设置阴影坐标的时候是把v.vertex变换到灯光空间，位移之后除非改动v.vertex，否则阴影坐标计算的是顶点变换前的。
3.PC平台和移动平台对阴影的默认设置不一样，比如PC平台默认是Cascaded Shadow开启，那如果物体想仅接收阴影，也必须写Shadowcaster Pass，因为使用的屏幕空间的Cascaded Shadow Map， 移动平台默认是关闭Cascaded Shadow，仅接收阴影不用写Shadowcaster Pass；具体可参见unity5.0更新说明，Shadowcaster实际是用来收集CameraDepthTexture：


示例工程：https://github.com/willFederer/ShadowTest