概述

再次说明一下，最近的几篇“练习项目”，都是在学习这个Github项目，使用URP重新实现一遍。对于本篇的内容，我也纠结了很久，纠结要不要写本篇博客。因为本篇的内容没有什么知识点，只是介绍了一些比较受限的阴影实现。最后还是决定要写下来，让这个“练习项目”完整一点。

一、用面片实现阴影

说起来也是缘分，几年前刚毕业进入一家游戏公司，那时候做的是横版2D游戏，游戏内角色的阴影就是用这种方式实现的。后来也有几款游戏延续了这种实现方式。

这种方式很简单，用一个圆形的面片代表阴影，放在要产生阴影的物体下方，跟随该物体。至于阴影面片的高度，当时的做法是：从产生阴影的物体往下面的地面发射射线，检测到地面，得到的高度就是阴影面片的高度。

这种方式比较受限，只适用于平整的地面。

也不需要写新的Shader，使用Sprite Renderer组件就能实现效果。

二、平面阴影

之前在听ILRuntime作者在Unity线上技术大会的演讲时，提到了平面阴影的概念（19:30开始）。

目前自己在做的游戏使用了Unity自带的Shadowmap实现的阴影。在Unity里面看起来效果还行，但是打包到手机上之后，效果很差，会有各种锯齿、抖动。后来按照上面的演讲，试着实现了一版平面阴影，发现阴影的质量真的非常高，在移动端也没有问题。但是发现平面阴影与场景烘焙出的阴影，在融合上有些问题，就暂时没有采用平面阴影。

下面简单介绍一下平面阴影的实现。主要参考了知乎上面的几篇博客，感谢博主的分享。

与上面的演讲的区别是，这里并没有使用Renderer Feature来实现平面阴影，而是使用了多Pass来实现平面阴影。

第一个Pass用来渲染物体的本身，第二个Pass用来渲染阴影。

渲染阴影的思路：考虑在二维平面系中，已知地面的高度\(h\)，光线的方向\((L_x,L_y)\)，顶点的世界坐标为\((V_x,V_y)\)，那么要求的就是顶点在地面的投影点\((P_x,P_y)\)。由于投影点在地面上，所以\(P_y = h\)。从顶点到投影点的向量为\((P_x-V_x,P_y-V_y)\)，由于是光线经过顶点的投影，所以该向量和光线的方向平行，所以： \[ \frac{P_y-V_y}{P_x -V_x} = \frac{L_y}{L_x} \]

所以可以得到： \[ P_x = \frac{L_x*(P_y-V_y)}{L_y} + V_x \]

\[ P_y = h \]

效果如下图：

代码如下

当然，如果想改成Renderer Feature实现平面阴影也很简单，只要把阴影Pass的LightMode改成自定义值，然后在ForwardRenderer里面添加新的Render Objects即可，然后在Filters设置合适的Layer Mask和Light Mode Tags即可。注意，本项目的URP版本是8.2.0，不用的版本可能有些名称不同。

三、球体阴影

不知道用“球体阴影”描述是否合适。这种实现方式主要适用于场景中只有球体产生阴影的情况。场景中其它的物体都“知道”球体的坐标和半径，从而可以判断是否在球体的阴影里面。

如下图所示，点L为光源位置，点A为场景中的物体的顶点，B为球形的圆心。点A到球形圆心的向量和点A到光源的向量之间的夹角为\(\alpha\)；C点是垂直于AB向量的圆周上的一点，AB和AC之间的夹角为\(\beta\)。那么，判断点A是否在球形的阴影里面，就是判断\(\alpha\)是否小于\(\beta\)。