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title: RED阴影系统
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date: 2026-05-03 00:00:00
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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
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tags:
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- ARC
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- Rendering
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- Shadow
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- Toon
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rating: ⭐
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# RED 阴影系统
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返回 [[Rendering]]
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## 概述
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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。
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## 核心思路
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传统 PBR 阴影：`最终颜色 = 光照颜色 × 阴影衰减`
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RED 阴影系统：`最终颜色 = lerp(阴影颜色, 光照颜色, 阴影系数)`
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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。
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## 实现细节
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### 1. 入口函数 REDDirectionalPixelMain
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在 `DeferredLightPixelShaders.usf` 中新增独立的方向光入口：
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```hlsl
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// ASW Change : 2016/10/12 21:35:18 Takuro.K
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void REDDirectionalPixelMain(
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float2 InUV : TEXCOORD0,
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float3 ScreenVector : TEXCOORD1,
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float4 SVPos : SV_POSITION,
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out float4 OutColor : SV_Target0 )
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{
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// ... 读取 GBuffer、计算光照衰减 ...
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OutColor = REDGetShadowColor(
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WorldPosition, CameraVector, ScreenSpaceData.GBuffer,
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ScreenSpaceData.AmbientOcclusion,
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ScreenSpaceData.GBuffer.ShadingModelID,
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LightData, GetPerPixelLightAttenuation(InUV),
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Random, DynamicShadowShade);
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}
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```
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`DynamicShadowShade` 是一个 uniform 参数，控制动态阴影的明暗程度。
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### 2. 阴影项分离 REDGetShadowTerms
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在 `DeferredLightingCommon.ush` 中将阴影分解为动态和静态两个独立项：
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```hlsl
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void REDGetShadowTerms(
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FGBufferData GBuffer, FDeferredLightData LightData,
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float3 WorldPosition, float4 LightAttenuation,
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out float DynamicShadowTerm, out float StaticShadowTerm)
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{
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// 动态阴影：来自 Shadow Map
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float DynamicShadowFraction = DistanceFromCameraFade(...);
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DynamicShadowTerm = min(
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lerp(LightAttenuation.x, 1.0f, DynamicShadowFraction),
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StaticShadowing);
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// 静态阴影：来自 Lightmap / Distance Field
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StaticShadowTerm = StaticShadowing;
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}
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```
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### 3. 阴影着色 REDGetShadowColor
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核心函数——使用 `DiffuseColor`（存储在 GBufferD 的 CustomData 中）作为阴影颜色：
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```hlsl
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float4 REDGetShadowColor(...)
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{
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float DynamicShadow, StaticShadow;
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REDGetShadowTerms(GBuffer, LightData, WorldPosition,
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LightAttenuation, DynamicShadow, StaticShadow);
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// 动态阴影颜色 = DiffuseColor × DynamicShadowShade
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float3 DynamicShadowColor = GBuffer.DiffuseColor * DynamicShadowShade;
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// 静态阴影颜色 = DiffuseColor（不额外缩放）
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float3 StaticShadowColor = GBuffer.DiffuseColor;
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StaticShadowColor = lerp(StaticShadowColor, float3(1,1,1), StaticShadow);
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return float4(
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lerp(DynamicShadowColor, StaticShadowColor, DynamicShadow), 0.0f);
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}
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```
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### 4. PointLight 的 CustomData 使用
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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：
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```hlsl
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// ASW Change : 2020/01/14 20:19:00 Takeshi.N
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ScreenSpaceData.GBuffer.DiffuseColor.rgb = ScreenSpaceData.GBuffer.CustomData.rgb;
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```
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## C++ 端支持
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在 `LightRendering.cpp` 中：
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- 新增 `REDDeferredLightPS` Pixel Shader 类，绑定 `DynamicShadowShade` 参数
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- 点光源通过 `bPointLightRED` 排序键控制渲染顺序（排在方向光之后）
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- `RED_CUSTOM_LIGHTING` 宏控制是否启用自定义光照路径
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## 关联文档
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- [[RED自定义数据通道]] — DiffuseColor 如何写入 GBufferD
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- [[自定义光照Pass]] — REDDeferredLightPS 的 C++ 绑定
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- [[BGMultColor全局色调]] — 场景全局色调叠加
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## 修改文件列表
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| 文件 | 修改类型 |
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| `Shaders/Private/DeferredLightPixelShaders.usf` | 新增 `REDDirectionalPixelMain` |
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| `Shaders/Private/DeferredLightingCommon.ush` | 新增 `REDGetShadowTerms`、`REDGetShadowColor` |
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| `Source/Runtime/Renderer/Private/LightRendering.cpp` | 新增 `REDDeferredLightPS`、点光排序 |
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