UE4渲染模块概述（六）---动态光照
上一文中介绍了静态光照：
知道了UE4使用lightmap存储静态光的直接光分量，用采样点存储间接光分量。那么对于位置变化或状态变化的动态光源，又是如何处理的呢？
我们先从动态阴影入手，它是动态光照的重点部分。对性能有着非常大的影响。主要有四种类型的动态阴影。
第一种：常规动态阴影（Regular Dynamic Shadows）
这是最常用的动态阴影，我们在场景中设置一个移动式的动态光源（Movable），并将之配置为投射阴影（Cast Shadows），如下：
可以看到静态网格体的边角有着不合常理的锐利程度，如下：
第二种：逐对象阴影（Per Object Shadows）
我们在场景中摆放一个固定光照（Stationary）的光源，如下：
stationary的光照会混合使用静态光照的lightmap与动态光照的实时计算，它创建的阴影如下：
可以看到阴影仍然清晰锐利，但要比纯movable光源生成的阴影更自然。
第三种：级联阴影图（Cascaded Shadow Maps，CSM）
最经常遇到的CSM就是这个了，它是方向光（Directional light）的阴影生成方式。如果将生成距离调得很小的话，可以看到阴影逐渐生成的过程，如下图：
CSM的特点就是会根据视锥体的远近生成不同精度的影图，如镜头当离得较远时，可以看到阴影边缘有一条锯齿状的线条，如下图：
当相机逼近时，会用精度更高的影图进行渲染，如下：
就几乎没有锯齿了。CSM这样做的目的尽可能降低性能影响，同时会保证好各级分辨率之间的阴影有淹平滑的过度。
第四种：距离场阴影（Distance Field Shadows）
对于开阔的大世界，CSM也会力不从心，这时需要另一种系统，能够处理长距离范围的阴影，那就是距离场阴影。
为了投射阴影，我们需要知道点与点之间的距离 ，因而需要查询几体体之间的距离信息，动态计算会很慢，如果有一种方法可以预先计算并存储好距离信息，那么就可以大大加速这一过程。距离场阴影将距离信息存储于体积纹理中（Volume Texture），纹理的精度决定了生成阴影的细节与质量。体积纹理创建后看起来像这个样子：
它将一张二维的平面纹理切成多个部分，上下堆叠，形成一块立体区域，白色的位置告诉你对象的形状，可以从这些信息里推断出一个3D的对象，像下面这样：
可以看出是一把椅子，本质上是一张纹理，只是以3D显示出来。
距离场阴影可以通过下面方式进行激活，在Project setting里面选择Rendering子项：
钩上Generate Mesh Distance Fields就可以产生距离场阴影了，不过有一点要注意，因为是在编辑器里预计算的，所以移动一小块物件也会导致build很长时间的距离场阴影，会影响开发效率，可以在场景定型后再开启预计算。build完成后，可以在编辑器里可视化距离场阴影，如下：
如果仔细观察，可以看到它的细节并不好，如下面的栏杆所示：
以上介绍了渲染阴影的四个主要方法，下面来看下动态光是如何计算的。动态光源被渲染成球体，这个球类似于mask的作用，任何处于球内的点都会受到融合动态光shader的影响，举个例子，在雕像附近有一盏动态光源：
从计算范围来说，这盏动态光源就是这个球体：
球体内的任何像素都相当于遮罩，白色区域覆盖的像素需要计算动态光影响，而黑色覆盖的像素则不需要。
实际光源有颜色和亮度，如下：
通过之前计算的深度，再加上这个光的颜色、强度，以及作用范围，可以得到下面的图：
再由GBuffer中缓存的world normal，可以进一步优化光照效果：
至于动态光产生的阴影，需要光源到物体的深度信息。可以类似于反射捕获时用到的六面体Cubemap，以光源为捕获点，渲染只有深度信息的立方体贴图，以下图示了cubemap的两面：
这样我们就可以生成阴影贴图shadowmap了，将之加入到前面的图中，有：
最后一步与无动态光的图片进行混合，就有了：
作为结尾，视频中说到了一些性能优化的方面：
（1）确保动态光源的半径尽可能小，这样mask的区域就会小，特别在阴影的计算上可以省不少
（2）多个动态光源的尽量不要有重合的区域，因为重合区域内的像素要分别计算不同光的影响，这一点可以通过编辑器的可视化工具，查看light complexity。如下：
与之前的可视化工具类似，冷色调复杂度低，暖色调复杂度高。
（3）非必要情况下，还是优先考虑静态光的lightmap（大世界除外，因为lightmap会超级占内存）
（4）动态阴影非常非常费，因此可以关闭部分不重要光源的cast shadow选项，或者配置好动态光源的最大绘制距离（Max Draw Distance），超过这个距离引擎就会忽略该动态光源的计算。
以上就是动态阴影/动态光的基本原理了，下章会介绍渲染模块的最后一部分：半透与后处理