經過前面的學習,webgl的基本功能都已經掌握了,我們不僅掌握了著色器的編寫,圖形的繪製,矩陣的變換,新增光照,還通過對webgl的基礎api封裝,編寫出了便利的工具庫. 是時候進一步深入學習webgl的高階功能了,我認為要做逼真的3d特效,陰影絕對是乙個必不可少的環節.現在我們就在之前光照的基礎上新增陰影效果吧.
首先看一下陰影效果的例項：
陰影綜合(多物體高精度pcf)
點光源聚光燈陰影
我們以陰影綜合(多物體高精度pcf)為例, 開始學習陰影相關知識.
幀緩衝提高陰影精度
抗鋸齒(pcf)
我們實現陰影效果使用的是叫陰影對映的技術, 而實現陰影對映需要用到幀緩衝區。預設情況下，webgl 在顏色緩衝區繪圖，使用隱藏面消除的話，還會用到深度緩衝區。即正常繪製的情況下包含：
幀緩衝區物件 framebuffer object可以用來代替顏色緩衝區或深度緩衝區。繪製在幀緩衝區中的物件並不會直接顯示canvas上，可以先對幀緩衝區中的內容進行一些處理再顯示，或者直接用其中的內容作為紋理影象。在幀緩衝區中進行繪製的過程又稱為離屏繪製 offscreen drawing。
繪製操作並不是直接發生在幀緩衝區中，而是發生在幀緩衝區所關聯的物件 attachment上，乙個幀緩衝區有3個關聯物件：
而我們現在先有這個概念,來看看幀緩衝區的建立和配置:
建立幀緩衝區物件 gl.createframebffer().
建立文理物件並設定其尺寸和引數 gl.createtexture()、gl.bindtexture()、gl.teximage2d()、gl.parameteri().
建立渲染緩衝區物件 gl.createrenderbuffer().
繫結渲染緩衝區物件並設定其尺寸 gl.bindrenderbuffer()、gl.renderbufferstorage().
將幀緩衝區的顏色關聯物件指定為乙個文理物件 gl.frambuffertexture2d().
將幀緩衝區的深度關聯物件指定為乙個渲染緩衝區物件 gl.framebufferrenderbuffer().
檢查幀緩衝區是否正確配置 gl.checkframebufferstatus().
在幀緩衝區中進行繪製 gl.bindframebuffer().
它的建立和配置是乙個非常繁瑣的過程,我們先熟悉了怎麼使用,再慢慢研究它內部的原理,所以先把上面的步驟封裝成乙個黑盒子,我這裡就是createframebuffer這個函式.
陰影對映的原理很簡單，首先從光的角度渲染場景，從光的角度看到的所有東西都被點亮了，而看不見的部分一定是在陰影裡.。想象有乙個盒子和它的光源照射下的地板,由於光源會看到這個盒子而它後面的地板部分是看不到的.那麼當視線角度變化的時候，從光源角度照不到的那部分地板就渲染為陰影，原理如下圖
接著我們使用陰影對映的演算法實現, 它要使用到前面介紹的幀緩衝區. 陰影對映要渲染兩遍:
從光源的角度渲染場景,同時把場景的深度值當成紋理渲染到幀緩衝區,也就是把它當作資料容器.
從眼睛的角度渲染場景,把物體真正渲染到畫布中,同時對比紋理的深度值,將陰影部分也渲染出來.
左邊的影象是第一遍渲染的原理, 乙個方向光源（所有的光線都是平行的）在立方體下面的表面投下陰影.我們通過用光源的檢視投影矩陣渲染場景(從光線的角度)來建立景深圖然後把它儲存到幀緩衝區中.
右邊的圖形是第二遍渲染的原理, 從眼睛的檢視投影矩陣渲染場景(從眼睛的角度), 光源角度下的xy座標相同的c點和p點,p深度值比c要大, 那麼它一定處於陰影當中,那麼p點就渲染為陰影.
來看實現以上功能的著色器**,因為要渲染兩遍,所以也就要建立兩對的著色器(頂點/片段),頂點著色器比較簡單,基本不涉及陰影對映,在此省略:
#ifdef gl_es
precision mediump float;
#endif
void main()
precision mediump float;
uniform sampler2d u_shadowmap;
varying vec4 v_positionfromlight;
varying vec4 v_color;
void main()
這中間進行複雜的分解運算,並同時去除異常值,請看如下**
/**
* 分解儲存深度值
*/vec4 pack (float depth)
void main()
/**
* 發布深度值z
*/float unpack(const in vec4 rgbadepth)
pcf的原理也很簡單, 採集當前點周圍畫素的陰影值，並將其深度與所有採集的樣本進行比較，最後對結果進行平均，這樣就得到光線和陰影之間更平滑的過渡效果.下面右圖是經過pcf處理之後的陰影,效果要自然得多了.
我們看正常著色器的實現**
vec3 shadowcoord = (v_positionfromlight.xyz/v_positionfromlight.w)/2.0 + 0.5;
float shadows =0.0;
float opacity=0.6;// 陰影alpha值, 值越小暗度越深
float texelsize=1.0/1024.0;// 陰影畫素尺寸,值越小陰影越逼真
vec4 rgbadepth;
// 消除陰影邊緣的鋸齒
for(float y=-1.5; y <= 1.5; y += 1.0)
}shadows/=16.0;// 4*4的樣本
float visibility=min(opacity+(1.0-shadows),1.0);
specular=visibility < 1.0 ? vec3(0.0,0.0,0.0): specular;// 陰影處沒有高光
gl_fragcolor = vec4((diffuse + ambient + specular) * visibility, v_color.a);
越是深入學習webgl，就越覺得它相關的資料真是少，必須看opengl es相關的東西才能解決,傷不起啊.
WebGL光照陰影對映
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