虚幻引擎 C++ 实现平面阴影

1、平面阴影介绍

        平面阴影是一种相对简单的渲染阴影的方式，可以理解为对一个模型渲染两次，一次是渲染模型本身，另一次是渲染模型的投影。渲染投影可以看作是将模型的顶点变换到地面的投影空间再渲染，可以理解为渲染了一个“压扁”的模型。

        相对于shadowMap，平面阴影对性能的损耗相对较小。shadowMap相当于对场景做了两次渲染（第一次在光源位置渲染记录深度纹理，第二次正常渲染）；而平面阴影只对模型本身做两次渲染。且shadowMap受限于深度纹理的分辨率，渲染出的阴影会出现锯齿；平面阴影由于阴影本身也是模型，故不会出现明显的锯齿。

        但是平面阴影不会在模型上产生阴影（如手臂遮住脸，脸上会有手臂的阴影）；且只能投影在平面上（如果地面有其他模型，则阴影会被挡住）。

2、虚幻引擎实现平面阴影

2.1、实现思路

图2-1

        思路是将模型通过全局位置偏移的方式，变换到投影的位置。如图2-1，在光线light作用下，模型上的一点p投射的阴影为p'。我们要计算的是px到px'、py到py'以及pz到0的偏移。pz到0好处理，偏移为-pz。要计算px到px'、py到py'，首先要得到图2-1中的L，设光线方向向量为lightDir(已单位化)。则点p到点p'的向量为K=L*lightDir，则px到px'的偏移为向量K的X分量、py到py'的偏移为向量K的Y分量。

2.1、材质

2.2、C++部分：动态加载模型、材质

        创建一个AMyActorShadow（继承AActor），作为平面阴影模型，添加与玩家控制人物相同的骨骼网格体，添加上平面阴影材质。然后在tick函数里获取玩家人物骨骼网格体的TransForm以及姿态，并更新至当前的骨骼网格体。代码如下：

	AMyActorShadow(){// Set this actor to call Tick() every frame.  You can turn this off to improve performance if you don't need it.PrimaryActorTick.bCanEverTick = true;//skeleMesh 为成员变量if (skeleMesh == nullptr) {// 实例化一个网格体skeleMesh = CreateDefaultSubobject<USkeletalMeshComponent>(TEXT("mesh"));skeleMesh->SetupAttachment(RootComponent);static ConstructorHelpers::FObjectFinder<USkeletalMesh> locMesh(TEXT("玩家人物骨骼网格体的引用"));if (locMesh.Succeeded()) {skeleMesh->SetSkeletalMesh(locMesh.Object, false);}// 关闭阴影skeleMesh->SetCastShadow(false);static UMaterialInterface* MiniMapmatInst = LoadObject<UMaterialInterface>(NULL, TEXT("平面阴影材质的引用"));UMaterialInstanceDynamic* MiniMapmatInstDynamic = UMaterialInstanceDynamic::Create(MiniMapmatInst, nullptr);if (MiniMapmatInstDynamic != nullptr) {int matNum = skeleMesh->GetNumMaterials();for (int i = 0; i < matNum; i++) {skeleMesh->SetMaterial(i, MiniMapmatInstDynamic);}}}}

code2-1 构造函数

// Called every frame
void AMyActorShadow::Tick(float DeltaTime)
{Super::Tick(DeltaTime);USkeletalMeshComponent* source = nullptr;for (TActorIterator<AthridPersonCharacter> itr(GetWorld()); itr; ++itr){AthridPersonCharacter* master = *itr;master->GetTransform();source = itr->FindComponentByClass<USkeletalMeshComponent>();break;}if (source){// 同步位置和朝向this->SetActorTransform(source->GetComponentTransform());// 同步骨骼模型姿态skeleMesh->SetMasterPoseComponent(source);}
}

code2-2 tick事件

3、最终效果