Spellwrath实时光线追踪软阴影（二）

光线追踪器追踪目标之后，采取以下步骤来追踪阴影：

对于场景中的每个像素(2D)，我们从它实际在世界空间中的3D位置处向光源投射射线

如果像素是被遮挡的，存储遮挡值

如果像素没有被遮挡，在缓冲区的存储值为1.0

这非常直观。对于硬阴影而言，这足以对所有被遮挡部分着色。简单地添加一些光线至每个像素中，且缓冲区值小于1.0。

正如之前所说，我们将一些常见的方法与光栅化技术结合来进行实时光线追踪。其中一个行之有效的方法便是延迟渲染。因此，我们所跟踪的每个像素的实际渲染步骤将在光线追踪之后完成：

确定像素是否被遮挡(光线追踪阴影缓冲输入值小于1.0)。如果被遮挡，使用数值2。

确定取样尺寸(光线追踪阴影缓冲区)

理论上，取样尺寸可以告诉我们半影在场景中这个区域的尺寸。因此，我们需要检查某个区域是否有半影。显然，我们需要某些角度的因子，除以该像素的深度值便可以得到。

请注意，这里已经简化了视角转换，即简单的除以Z值。这忽略了一个事实：由于阴影区域距离观察者更近，半影在场景空间的尺寸会更大。当保持因子不变而人为增大取样尺寸来获得此效果时，这一点讲得通。

为简单起见，我们假定观察者正垂直地看着阴影区域，即采样区域每个像素的Z值是相同的。

最大的平方距离从而减少至：

接下来便是简单的网格搜索。寻找最近的亮像素进行比较，并找到最小平方距离的像素。

网格取样的频率及所希望获得的性能取决于我们自己。取样越多则半影会越平滑。

请注意，这个阶段可能会再次需要像素的Z值来创建更精确的阴影，且这不取决于观察者观看的角度。为此，不用预先计算Dmax值，而是在网格搜索时对其进行计算，因为我们不知道Z值能达到的最远点。

此外，还需要把距离内的Z值与最近的光亮入口结合起来。

这是对每个像素进行的额外计算。它不仅加强了准确性，最重要的是，从独立的观察视角而言，可以忽略此计算来加快速度。至少我是这样做的。

现在，我们知道了某个限制区域内被遮挡像素到最近亮像素之间的距离。它实际告诉我们特定点阴影的强度， 其极限位置是：

或者

通过标准光照方法，使用该值来给像素着色。

通过这种方法，在硬阴影之上使用软阴影仅产生很小的性能损失，因为我们对每个像素进行了光线追踪。速度的损失不受对象数量或场景大小的影响，其完全取决于我们希望执行的场景大小和样品密度。

但为什么不模糊阴影边缘来创建希望达到的柔软效果？因为这样便不会获得极致的效果：

总结

使用这种方法，可以在实时光线追踪器中最有效最轻松地实现软阴影。阴影是完全动态的，不需要预先计算。只有额外的帧缓冲区有进一步的内存需求时，才需要将阴影数据从光线追踪器中传输至后期处理系统中。

如果要慢慢过渡到光线追踪实时应用程序中，必须至少要与现代光栅化技术的图形质量相匹配。我认为这方面的工作我们前进的轨道是正确的。