Unity中的阴影方向性阴影详情

本页将详细阐述方向（Directional）灯的阴影相关内容。

移动平台注意事项

在移动平台上，方向灯的实时阴影始终采用 1 个阴影级联，并且为硬阴影（Hard Shadows）。

方向灯的应用与阴影调整需求

方向灯常用于室外游戏的关键性灯光，如日光或月光。在第一人称和第三人称游戏中，可见距离通常较大，往往需要对阴影进行一些调整，以实现最佳的质量和性能平衡，适应具体场景。

第三人称角度的优良阴影设置示例

首先来看从第三人称角度呈现出优良效果的阴影设置。图中的阴影效果十分出色。在该图中，可见距离约为 50 游戏单位，因此在质量设置（Quality Settings）中，将阴影距离（Shadow Distance）设为 50，阴影级联（Shadow Cascades）设为 4，阴影分辨率（Shadow Resolution）设为高，灯光使用软阴影（Soft Shadows）。

方向灯阴影的各方面分析

硬阴影与软阴影

当采用相同灯光设置时，如果将阴影类型（Shadow Type）切换为硬阴影（Hard Shadows），从照明区域到阴影区域的过渡会呈现“硬”特性，即对象要么完全处于阴影下，要么完全处于照明区。硬阴影的渲染速度较快，但通常真实感不足。例如，在阴影距离为 50 且带有 4 个级联的情况下，硬阴影呈现出特定的视觉效果。

阴影级联（Shadow Cascade）数

对于方向灯，Unity 可利用级联阴影贴图（Cascaded Shadow Maps，也称为“平行分割阴影贴图（Parallel Split Shadow Maps）”）来提供出色的阴影效果，尤其在可视距离较长时表现突出。级联阴影会将可视区域分割成几个逐步变大的部分，每个部分使用相同大小的阴影贴图，使得接近观看者的对象的阴影贴图像素比远距离对象的更高。

为了更清晰地展示，我们在后续分析中使用硬阴影，因为阴影像素在这种情况下可见度更高。

• 无级联情况：如果未使用级联阴影贴图，整个阴影距离（假设为 50 单位）必须由阴影纹理均匀覆盖。此时，硬阴影的效果是每个地方的阴影纹理像素大小相同，在远处看起来尚可，但并非越近质量越高，阴影纹理均匀覆盖整个可视区域。
• 两个阴影级联情况：当使用两个阴影级联时，整个阴影距离会被分成靠近观看者的一小块和远距离的一大块。虽然会牺牲一点点性能，但可以获得近处更好的阴影分辨率。
• 四个阴影级联情况：使用 4 个级联时，阴影距离被分成四个逐渐变大的部分，4 个阴影纹理覆盖可视区域中大小不同的部分，能呈现出更精细的阴影效果。

阴影距离的重要性

阴影距离（Shadow Distance）对于方向灯阴影的质量和性能都极为关键。与阴影级联数一样，阴影距离也可在质量设置（Quality Settings）中进行设定，便于在性能较低的硬件上按比例降低阴影效果。

在阴影距离末端，阴影会逐渐淡出，更远的对象则不会显示阴影。在大多数游戏场景中，超过特定距离的阴影往往不易被玩家察觉。

• 不同阴影距离的效果对比：
• 当没有阴影级联且阴影距离设为 20 时，硬阴影效果显示远处的阴影会淡出，同时阴影质量比没有级联且距离为 50 单位的情况要高。
• 如果将阴影距离设得过高，效果会变差。例如，将距离设为 100，在场景中没有对象超过 50 米远的情况下，只会降低质量和性能，意义不大。
• 带有级联大小和距离的阴影贴图表现更优。比如，相机前覆盖 300 单位的 4 级联软阴影，虽然在一定程度上比本页顶端的图片效果稍差，但在阴影距离增大 6 倍后仍有不错的表现（不过在该场景中，过大的阴影距离可能并无实际意义）。