阴影

在 3D 世界中,光与影一直都是极其重要的组成部分,它们能够丰富整个环境,质量好的阴影可以达到以假乱真的效果,并且使得整个世界具有立体感。

Creator 3.0 目前支持 PlanarShadowMap 两种阴影类型。

shadow

开启阴影

物体开启阴影效果的步骤如下:

  1. 层级管理器 中选中 Scene,然后在 属性检查器shadows 组件中勾选 Enabled 属性。

    enable-shadow

  2. 层级管理器 中选中 Light,然后在 属性检查器Dynamic Shadow Settings 组件中勾选 Shadow Enabled 属性。

    enable-shadow

  3. 层级管理器 中选中需要显示阴影的 3D 节点,然后在 属性检查器MeshRenderer 组件中将 ShadowCastingMode 属性设置为 ON

    set-meshrenderer

    若阴影类型是 ShadowMap,还需要将 MeshRenderer 组件上的 ReceiveShadow 属性设置为 ON

注意:如果阴影无法正常显示,需要调整一下方向光的照射方向。

shadows 类型

阴影类型可在 shadows 组件的 Type 属性中设置。

Planar shadow

Planar 阴影类型一般用于较为简单的场景。

planar properties

属性 说明
Enabled 是否开启阴影效果
Type 阴影类型
Saturation 调节阴影饱和度,建议设置为 1.0。若需要减小方向光阴影的饱和程度,推荐通过增加环境光来实现,而不是调节该值
ShadowColor 设置阴影颜色
Normal 阴影接收平面的法线,垂直于阴影,用于调整阴影的倾斜度
Distance 阴影在接收平面上与坐标原点的距离

调节方向光照射的方向可以调节阴影的投射位置。

注意:Planar 类型的阴影只有投射在平面上才能正常显示,不会投射在物体上,也就是说 MeshRenderer 组件中的 ReceiveShadow 属性是无效的。

ShadowMap

ShadowMap 是以光源为视点来渲染场景的。从光源位置出发,场景中看不到的地方就是阴影产生的地方。

shadow Map 面板细节

属性 说明
Enabled 勾选该项以开启阴影效果
Type 设置阴影类型
MaxReceived 最多支持产生阴影的光源数量,默认为 4 个,可根据需要自行调整
ShadowMapSize 设置阴影贴图分辨率,目前支持 Low_256x256Medium_512x512High_1024x1024Ultra_2048x2048 四种精度的纹理

注意:从 v3.3 开始,属性检查器 中阴影的 LinearPacking 项被移除,Creator 将自动判断硬件能力,并选用最优方式进行阴影渲染。

ShadowMap 在开启了物体 MeshRenderer 组件上的 ReceiveShadow 后,就会接收并显示其它物体产生的阴影效果。

ShadowMap 一般用于要求光影效果比较真实,且较为复杂的场景。但不足之处在于如果不移动光源,那么之前生成的 ShadowMap 就可以重复使用,而一旦移动了光源,那么就需要重新计算新的 ShadowMap。

阴影属性

在启用类型为 ShadowMap 的阴影后,光源的 属性检查器 内才会出现 动态阴影设置 选项。如未能正确开启,请参考上文 开启阴影 部分。

目前引擎对不同光源的 ShadowMap 支持情况如下:

光源类型 是否支持
平行光 支持
聚光灯 支持
球形光 不支持

平行光阴影属性

image

属性 说明
ShadowEnabled 是否开启平行光阴影
ShadowPcf 设置阴影边缘反走样等级,目前支持 HARDSOFTSOFT_2X,详情可参考下文 PCF 软阴影 部分的介绍。
ShadowBias 设置阴影偏移值,防止 Z-Fighting
ShadowNormalBias 设置法线偏移值,防止曲面出现锯齿状
ShadowSaturation 调节阴影饱和度,建议设置为 1.0。若需要减小方向光阴影的饱和程度,推荐通过增加环境光来实现,而不是调节该值
ShadowInvisibleOcclusionRange 设置 Camera 可见范围外的物体产生的阴影是否需要投射到可见范围内,若需要则调大该值即可
ShadowDistance 设置 Camera 可见范围内显示阴影效果的范围,阴影质量与该值的大小成反比

平行光的使用请参考 平行光

FixedArea 模式

FixedArea 模式用于设置是否手动控制 Camera 可见范围内显示阴影效果的范围:

  • 若不勾选该项(默认),则引擎会使用和 CSM(级联阴影算法)模式相同的裁切流程和相机计算,根据 Camera 的方向和位置来计算阴影产生的范围。
  • 若勾选该项,则根据手动设置的 NearFarOrthoSize 属性来控制阴影产生的范围。阴影会跟随方向光节点的位置,在方向光包围盒附近分布,而非跟随相机。

    image

属性 说明
ShadowFixedArea 是否开启固定区域的阴影
ShadowNear 设置主光源相机的近裁剪面
ShadowFar 设置主光源相机的远裁剪面
ShadowOrthoSize 设置主光源相机的正交视口大小,阴影质量与该值的大小成反比

聚光灯阴影属性

image

属性 说明
ShadowEnabled 是否开启平行光阴影
ShadowPcf 设置阴影边缘反走样等级,目前支持 HARDSOFTSOFT_2X,详情可参考下文 PCF 软阴影 部分的介绍。
ShadowBias 设置阴影偏移值,防止 z-fiting
ShadowNormalBias 设置法线偏移值,防止曲面出现锯齿状

聚光灯的使用请参考 聚光灯

PCF 软阴影

百分比渐近过滤(PCF)是一个简单、常见的用于实现阴影边缘反走样的技术,通过对阴影边缘进行平滑处理来消除阴影贴图的锯齿现象。原理是在当前像素(也叫做片段)周围进行采样,然后计算样本跟片段相比更接近光源的比例,使用这个比例对散射光和镜面光成分进行缩放,然后再对片段着色,以达到模糊阴影边缘的效果。

目前 Cocos Creator 支持 硬采样4 倍采样(SOFT 模式)9 倍采样(SOFT_2X 模式),倍数越大,采样区域越大,阴影边缘也就越柔和。

支持动态合批提高性能

对于材质中已经开启 instancing 的模型,平面阴影也会自动同步使用 instancing 绘制,详情请参考 动态合批

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