稳定级联阴影映射中的光视图矩阵

Question

我最近实现了级联阴影贴图，并按照此 post 使其稳定。现在一切正常，除了当我将定向光移动到世界的顶部中间时，阴影突然变暗。通过一些调试，我发现光视图矩阵导致了问题。

这是我计算视图矩阵的方式：

glm::mat4 view = glm::lookAt(
    center + lightDirNorm * nearOffset,
    center,
    camera.worldUP
);

center是包围球中心，worldUP是vec3(0.0, 1.0, 0.0)的常数值，lightDirNorm是从世界原点到光照位置的归一化光照方向。

当我将灯光位置移动到 vec3(0.0, 20.0, 0.0) 时，lightDirNorm 变为 vec3(0.0, 1.0, 0.0)。在这种情况下，视图方向与 worldUP 向量在同一行。因此，无法进行叉积和计算 right 向量。这很麻烦，因为它是一个常见的光线方向。

因为阴影是稳定的，所以这里使用的 worldUP 向量必须是常数。我能想到的唯一解决方法是向 worldUP 向量添加一个小偏移量，使其像 vec3(0.00001, 1.0, 0.0).

我想知道是否有更好的方法来处理这个问题？

Answer 1

“使其稳定”不适用于方向改变的光源。稳定性是指光源静止时相机的运动。因此，您可以选择任何正交 up 向量作为 lightDirNorm 的函数，这将使您的阴影保持稳定。

我也建议 staying away from any lookAt functions。而是通过方位角和高度指定你的光方向，并使用旋转矩阵来计算视图矩阵，而不会有任何奇点的危险。

light view matrix in stable cascaded shadow mapping