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03-UnrealEngine/卡通渲染相关资料/渲染功能/ARC/Rendering/RED阴影系统.md

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+---
+title: RED阴影系统
+date: 2026-05-03 00:00:00
+excerpt: 动态/静态阴影分离着色系统，ARC 卡通渲染的核心阴影方案
+tags:
+  - ARC
+  - Rendering
+  - Shadow
+  - Toon
+rating: ⭐
+---
+
+# RED 阴影系统
+
+返回 [[Rendering]]
+
+## 概述
+
+RED 阴影系统是 ARC 引擎卡通渲染的核心机制。它将传统 Deferred Lighting 中的阴影处理替换为**阴影着色（Shadow Coloring）**方案——阴影区域不是简单地变暗，而是使用指定的"阴影颜色"进行着色，这是实现赛璐珞风格卡通渲染的关键技术。
+
+## 核心思路
+
+传统 PBR 阴影：`最终颜色 = 光照颜色 × 阴影衰减`
+RED 阴影系统：`最终颜色 = lerp(阴影颜色, 光照颜色, 阴影系数)`
+
+同时将**动态阴影**（Shadow Map）和**静态阴影**（Lightmap / Distance Field Shadow）分离处理，允许独立控制两种阴影的着色效果。
+
+## 实现细节
+
+### 1. 入口函数 REDDirectionalPixelMain
+
+在 `DeferredLightPixelShaders.usf` 中新增独立的方向光入口：
+
+```hlsl
+// ASW Change : 2016/10/12 21:35:18 Takuro.K
+void REDDirectionalPixelMain(
+    float2 InUV : TEXCOORD0,
+    float3 ScreenVector : TEXCOORD1,
+    float4 SVPos : SV_POSITION,
+    out float4 OutColor : SV_Target0 )
+{
+    // ... 读取 GBuffer、计算光照衰减 ...
+    OutColor = REDGetShadowColor(
+        WorldPosition, CameraVector, ScreenSpaceData.GBuffer,
+        ScreenSpaceData.AmbientOcclusion,
+        ScreenSpaceData.GBuffer.ShadingModelID,
+        LightData, GetPerPixelLightAttenuation(InUV),
+        Random, DynamicShadowShade);
+}
+```
+
+`DynamicShadowShade` 是一个 uniform 参数，控制动态阴影的明暗程度。
+
+### 2. 阴影项分离 REDGetShadowTerms
+
+在 `DeferredLightingCommon.ush` 中将阴影分解为动态和静态两个独立项：
+
+```hlsl
+void REDGetShadowTerms(
+    FGBufferData GBuffer, FDeferredLightData LightData,
+    float3 WorldPosition, float4 LightAttenuation,
+    out float DynamicShadowTerm, out float StaticShadowTerm)
+{
+    // 动态阴影：来自 Shadow Map
+    float DynamicShadowFraction = DistanceFromCameraFade(...);
+    DynamicShadowTerm = min(
+        lerp(LightAttenuation.x, 1.0f, DynamicShadowFraction),
+        StaticShadowing);
+
+    // 静态阴影：来自 Lightmap / Distance Field
+    StaticShadowTerm = StaticShadowing;
+}
+```
+
+### 3. 阴影着色 REDGetShadowColor
+
+核心函数——使用 `DiffuseColor`（存储在 GBufferD 的 CustomData 中）作为阴影颜色：
+
+```hlsl
+float4 REDGetShadowColor(...)
+{
+    float DynamicShadow, StaticShadow;
+    REDGetShadowTerms(GBuffer, LightData, WorldPosition,
+        LightAttenuation, DynamicShadow, StaticShadow);
+
+    // 动态阴影颜色 = DiffuseColor × DynamicShadowShade
+    float3 DynamicShadowColor = GBuffer.DiffuseColor * DynamicShadowShade;
+
+    // 静态阴影颜色 = DiffuseColor（不额外缩放）
+    float3 StaticShadowColor = GBuffer.DiffuseColor;
+    StaticShadowColor = lerp(StaticShadowColor, float3(1,1,1), StaticShadow);
+
+    return float4(
+        lerp(DynamicShadowColor, StaticShadowColor, DynamicShadow), 0.0f);
+}
+```
+
+### 4. PointLight 的 CustomData 使用
+
+点光源渲染时，将 CustomData（原本存储轮廓线 ID 等数据）重新解释为 DiffuseColor：
+
+```hlsl
+// ASW Change : 2020/01/14 20:19:00 Takeshi.N
+ScreenSpaceData.GBuffer.DiffuseColor.rgb = ScreenSpaceData.GBuffer.CustomData.rgb;
+```
+
+## C++ 端支持
+
+在 `LightRendering.cpp` 中：
+- 新增 `REDDeferredLightPS` Pixel Shader 类，绑定 `DynamicShadowShade` 参数
+- 点光源通过 `bPointLightRED` 排序键控制渲染顺序（排在方向光之后）
+- `RED_CUSTOM_LIGHTING` 宏控制是否启用自定义光照路径
+
+## 关联文档
+
+- [[RED自定义数据通道]] — DiffuseColor 如何写入 GBufferD
+- [[自定义光照Pass]] — REDDeferredLightPS 的 C++ 绑定
+- [[BGMultColor全局色调]] — 场景全局色调叠加
+
+## 修改文件列表
+
+| 文件 | 修改类型 |
+|------|---------|
+| `Shaders/Private/DeferredLightPixelShaders.usf` | 新增 `REDDirectionalPixelMain` |
+| `Shaders/Private/DeferredLightingCommon.ush` | 新增 `REDGetShadowTerms`、`REDGetShadowColor` |
+| `Source/Runtime/Renderer/Private/LightRendering.cpp` | 新增 `REDDeferredLightPS`、点光排序 |