1. Edge Masking and Per-Texel Depth
Extent Propagation
For Computation Culling
During Shadow Mapping
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http://cafe.naver.com/shader.cafe
2009.06.08

2. 개요
어떻게 하면 그림자 aliasing을 줄일 수
있을까?
어떻게 하면 shadow map을 잘 만들까 (X)
shadow map 후처리를 할 수 있는 영역을 어떻게 하면
잘 찾을 수 있을까 (O)

3. 그림자 경계 영역 :
anti-aliasing을 위해 더 많은 texture fetch와 processing이
필요한 부분

4. 계산이 더 필요한 그림자 경계 영역을 구
하는 두 가지 방법 소개.
이렇게 구한 영역만 anti-aliasing을 줄
이기 위한 복잡한 연산을 한다.
SM 3.0 필요
loop, dynamic flow control 등 제대로 된 flow-control을
사용할 수 있다.

5. Shadow map
Edge mask map
edge dilation
or
depth extent propagation
Computation mask map

6. Computation Masking and Edge
Dilation Using Mipchain Generation
Depth-Extent Propagation for
Computation Masking

7. graphics hardware에 최적화된 간단한
방법.
edge mask로부터 mipchain을 생성한
다.
shadow mask의 효과적인 근사 확장
8 pixel로 확장하고 싶다면 miplevel을 3.

8. edge pixel 과 nonedge pixel 을 구분
할 threshold 필요.
highest-resolution miplevel 의 edge filter 결과 값.
bilinear filtering을 사용
2x2 box filtering을 사용하면 mip level이 올라갈수록 모
든 방향으로 확장되는게 아니라 한쪽으로 확장되는 경우
가 발생.

9. Computation Masking and Edge
Dilation Using Mipchain Generation
mipchain을 생성하고 확장하려는 edge 픽셀에 맞게
miplevel을 설정한다.
Depth-Extent Propagation for
Computation Masking

10. depth extent map
확장된 edge mask 대신에 light로부터 min, max 거리
사용.
edge-filtered shadow map 사용

11. shadow map 텍스쳐 좌표가 주어 졌을때(확장된 edge 영역),
z 좌표가 min, max 사이일 때만 복잡한 연산 수행.
edge
9 점에서 min, max 값을 뽑아서 저장
edge가 아니므로 min = 1, max = 0 으로 저장

12. float4 ps_EdgeMapRGMinMax( float2 oTex : TEXCOORD0 ) : COLOR0
{
float4 neighborOffsets[4] = {
{ 1.0, 0.0, 0, 0 },
{-1.0, 0.0, 0, 0 },
{ 0.0, 1.0, 0, 0 },
{ 0.0,-1.0, 0, 0 }
};
float centerTapDepth = tex2D( ShadowSampler, oTex ).r;
for( int i=0; i< 4; i++ )
{
currTapDepth = tex2D( ShadowSampler, oTex+(g_vFullTexelOffset*neighborOffsets[i]) ).r;
depthDiff = abs( centerTapDepth - currTapDepth );
if( depthDiff > g_fMinEdgeDelta )
{
furthestTapDepth = max( currTapDepth, centerTapDepth );
furthestTepDepthMin = min( furthestTepDepthMin, furthestTapDepth );
furthestTepDepthMax = max( furthestTepDepthMax, furthestTapDepth );
}
}
outColor.r = furthestTapDepthMin;
outColor.g = furthestTapDepthMax;
return outColor;
}

13. Mipchain
min, max 때문에 filtering으로 생성(X).
PS를 만들어서 생성한다.
float4 ps_MipLevel3x3MinMaxRG(
float4 oTex0 : TEXCOORD0,
float4 oFullTexelOffset : TEXCOORD1 ) : COLOR0
{
float4 tapOffset = oFullTexelOffset;
outCol.rg = tex2Dlod( ShadowMipPointSampler, oTex0 ).rg;
// 1, 1, 0, 0
tapVals = tex2Dlod( ShadowMipPointSampler, oTex0 +
( tapOffset * float4(1, 1, 0, 0) ) ).rg;
outCol.r = min( outCol.r, tapVals.r );
outCol.g = max( outCol.g, tapVals.g );
// 0, 1, 0, 0
// 1, 0, 0, 0
// -1, 1, 0, 0
// -1, 0, 0, 0
// 1, -1, 0, 0
// 0, -1, 0, 0
// -1, -1, 0, 0
return outCol;
}

14. use depth extent map
float4 ps_LightPassPDisk12RandRotPCFCondEdgeDepthExtent(
float3 oTex0 : TEXCOORD0, // normal in world space
float4 oTex1 : TEXCOORD1, // shadow map tex coords
float3 oTex2 : TEXCOORD2,
float2 vPos : VPOS ) // world space light vector (not normalized
: COLOR0
{
projCoords.xyz = oTex1 / oTex1.w;
projCoords.w = 0;
lightVal = ComputeLighting(oTex1, dist, oTex2, oTex0 );
if( dot(lightVal, float3(1, 1, 1) ) == 0 )
{
return 0;
}
else
{
projCoords.w = g_fEdgeMaskMipLevel - 1; // going up 1 miplevel
edgeValMinMax = tex2Dlod( EdgeMipPointSampler, projCoords ).rg;
if( (edgeValMinMax.r > projCoords.z ) || (edgeValMinMax.g < projCoords.z ) )
{
// simple shadow map test
}
else
{
// complex processing. ex) PCF 12taps
}
}
}

15. Computation Masking and Edge
Dilation Using Mipchain Generation
mipchain을 생성하고 확장하려는 edge 픽셀에 맞게
miplevel을 설정한다.
Depth-Extent Propagation for
Computation Masking
3x3의 min, max depth값을 기록해 depth extent map
을 만들고 projection된 shadow map 텍스쳐 z좌표와
비교해 min, max 범위 안이면 복잡한 연산을 한다.

16. 결론
최대 3배까지 성능 향상.
edge map, mipmap 을 생성하더라도 부분적으로만 많
은 tap의 PCF를 거는 게 싸다는 결롞
Image-processing 연산.
standard shadow mapping 알고리즘을 사용.
추가적인 geometry 정보가 필요 없다.