【ShadowMap】

　　一个物体之所以会处在阴影当中，是由于在它和光源之间存在着遮蔽物，或者说遮蔽物离光源的距离比物体要近，这就是 shadow mapping 算法的基本原理。

　　Pass1: 以光源为视点，或者说在光源坐标系下面对整个场景进行渲染，目的是要得到一副所有物体相对于光源的 depth map （也就是我们所说的shadow map），也就是这副图像中每个象素的值代表着场景里面离光源最近的 fragment 的深度值。由于这个pass中我们感兴趣的只是象素的深度值，所以可以把所有的光照计算关掉，打开 z-test 和 z-write 的 render state 。

　　Pass2: 将视点恢复到原来的正常位置，渲染整个场景，对每个象素计算它和光源的距离，然后将这个值和 depth map中相应的值比较，以确定这个象素点是否处在阴影当中。然后根据比较的结果，对 shadowed fragment 和 lighted fragment 分别进行不同的光照计算，这样就可以得到阴影的效果了。 

　　从上面的分析可以看出来，depth map的渲染只和光源的位置以及场景中物体的位置有关，无论视点怎么运动，只要光源和物体的相互位置关系不变，shadow map就可以被重复使用，因此对于没有动态光源的场景，shadow mapping 是很明智的一种选择。

【ShadowVolume】

1、z-pass 算法。

　　z-pass 是 shadow volume 一开始的标准算法，用来确定某一个象素是否处于阴影当中。其原理是：

　　Pass1：enable z-buffer write ，渲染整个场景，得到关于所有物体的 depth map 。注意这里的 depth map 和 shadowmapping 里面的区别是 shadow volume 里面的 depth map 是以真实视点作为视点得到的，而 shadowmapping 里面的 depth map 是以光源为视点得到的。

　　Pass2：disable z-buffer write ，enable stencil buffer write，然后渲染所有的 shadow volume 。对于 shadow volume 的 front face( 既面对视点的这一面 ) ，如果 depth test 的结果是 pass，那么和这个象素对应的 stencil 值加1，否则stencil 值不变。而对于 shadow volume 的 back face(远离视点的一侧 ) ，如果 depth test 的结果是 pass，stencil 值减1，否则保持不变。

　　用一句简单的话来概括 z-pass的算法就是从视点向物体引一条视线，当这条射线进入 shadow volume 的时候， stencil 值加1，而当这条射线离开 shadowvolume 的时候，stencil 值减1。如果 stencil 值为零，则表示实现进入和离开 shadow volume的次数相等，自然就表示物体不在 shadow volume 内了。

　　Pass3：第二步完成以后，根据每个象素的 stencil 值判断其是否处于阴影当中（如果 stencil 的值大于零，则这个象素在 shadow volume 内，否则在 shadow volume 的外面），然后据此绘制阴影效果。

2、Z-Pass的问题。

　　以上的讨论都是基于视点在 shadow volume 外面的情况。在这个条件可以得到满足的情况下，z-pass 算法工作的很好，不过一旦视点进入到了 shadow volume 里面，z-pass 算法就会立即失效。 　　

3、Z-Fail算法。

　　Z-Fail 算法是 John Carmack，Bill Bilodeau 和 Mike Songy 各自独立发明的，其目的就是解决视点进入 shadow volume 后 z-pass 算法失效的问题。

　　Pass1：enable z-write/z-test, 渲染整个场景，得到 depth map 。 ( 这一步和 z-pass 的完全一样 )

　　Pass2：disable z-write, enable z-test/stencil-write 。渲染 shadow volume, 对于它的 back face ，如果 z-test 的结果是fail, stencil 值加1，如果 z-test 的结果是 pass，stencil 值不变。对于 front face，如果z-test 的结果是 fail，stencil 值减1 ，如果结果是 pass，stencil 值不变。

　　Z-Fail算法其目的就是解决视点进入 shadow volume 后 z-pass 算法失效的问题。

参考：http://blog.163.com/wmk_2000_ren/blog/static/138846192201019114117466/