本文簡單介紹一下Percentage Closer Soft Shadow的原理，由于本人對于這個東西了解很淺，是以有些想法可能是不成熟的。
談到PCSS，首先我們要介紹一下PCF(Percentage Closer Filtering)，最早在1987年就被人提出的一種過慮算法，當時作者的初衷是用這種算法來改變Shadow Map的走樣問題。
我把SDK中的Shadow Map簡單改了一下，生成了上面兩幅圖檔。左邊的渲染圖是經過PCF處理的，而右邊是最普通的shadow map算法（注意：sdk中的shadow map也是有PCF的，不過隻有4個采樣點，效果不是很好，而右圖中是去除了PCF的效果圖）。我們把紅框中的像素放大來看，得到下面結果：
可以看到，經過PCF處理的Shadow邊緣會被模糊，不會有很嚴重的鋸齒。是以PCF可以用來為shadow map做抗鋸齒，而且效果還可以接受。
其實PCF的原理并不複雜，無非就是一種采樣方式而已，大緻原理如下：
點采樣會根據uv值，找到最近的整數坐标，用該位置的texel作為采樣結果。而線性采樣則對附近的四個texel進行一定的插值運算。而在Shadow map采樣，如果利用點采樣或者線性采樣得到一個深度值，然後在于即将渲染的pixel的深度進行比較的話，最終結果是二值化的。就是說即将渲染的pixel隻有兩種情況，在陰影内部或者外部。這種二值化的特性直接導緻shadow map是沒有半影現象了，加上shadow map的分辨率有限，當其被放大的時候，經常會有精度不足的情況出現，是以會導緻出現嚴重的鋸齒。這也是shadow map算法最緻命的一個問題了。
PCF的工作方式大緻如下，把即将渲染的pixel的深度值與shadow map中的周圍像素一一對比，然後shadow map的一個局部會出現一個二值化的空間。根據1與0數量比例，就可以判斷出目前像素與陰影的關系。這種采樣方式的一個很重要的優點就是結果不是二值化的，而是從0到1的浮點型數值。換個角度了解，就是說這種采樣的結果可以描述目前像素被陰影覆寫的程度，而不是簡單的是否被陰影覆寫。從理論上講，就賦予了shadow map渲染半影的能力了，至少可以簡單解決shadow map算法中的邊緣走樣問題。
在把目标點變換到Light Space之後，我們需要确定都讀取shadow map中的哪些像素。最簡單的辦法就是按照規律均勻讀取一定的采樣點，不過這種辦法可能會産生一些規律性的東西，是以用泊松分布來讀取周圍的采樣點更靠譜一些。而周圍的采樣點的範圍，我們可以用一個參數kernel_size來線性變換。這個值可以控制半影的大小，當然，半影越大，需要的采樣點也越多一些，否則會有明顯的走樣問題。
上面簡單描述了下PCF的算法原理。那麼PCSS相對于PCF多做了些什麼工作呢？實際上，如果PCF能夠動态适應半影的大小，那麼就可以直接做成soft shadow了，PCSS也正是這樣工作的。
PCSS的算法分成三個步驟:
首先，把目标點變換到Light space，然後找到周圍點中的遮擋該目标點的點，記錄其與光源的距離。在搜尋了一定的遮擋點之後，我們會根據這些遮擋點計算出一個平均遮擋距離。如果目标點不在陰影中，平均遮擋距離為0，PCSS算法直接傳回1.0。
然後，我們假設光源、遮擋物和目标接受點所在平面都是平行的，通過相似三角形的原理，計算出半影的大小。
最後，根據半影的大小，我們可以動态的調節PCF中的搜尋範圍，進而改變半影的大小。
上面的步驟沒有詳細說明，想深入了解的朋友建議還是看看paper裡面的描述吧。
上圖是我根據sample裡面的代碼，加入了PCSS算法所生成的結果。我們看到，飛機距離牆面比較遠，是以陰影的很模糊。而距離牆面最近物體投射的陰影都是很清晰的，不過也沒有明顯的鋸齒。
PCSS可以動态生成軟陰影，而且不需要額外處理。隻要引擎裡面有shadow map算法，更改成PCSS算法并不複雜。
當然，這個算法也是有一定問題的，在光源距離遮擋物很近的時候，我們看到的shadow會有嚴重的重影現象（這個問題我沒有深入調查，不過可能是用一些插值手段去除其走樣吧）。好在許多遊戲中，光源被很近的物體遮擋住的現象非常少，該算法應該還有很多用武之地的。