Shadow Mapping空间变换异常问题排查求助

核心问题定位 #

阴影随相机位置变化，说明世界空间位置计算错误，或光源深度缓冲区存储/采样的范围不匹配，导致阴影判断逻辑依赖了观察者视角（相机）的错误空间数据。

具体错误点与修正方案 #

1. 视图空间转世界空间的矩阵乘法顺序错误 #

HLSL 中矩阵默认是列主序，向量需作为列向量参与乘法。逆视图矩阵（invV）的作用是将视图空间位置转换为世界空间位置，正确的乘法顺序应为矩阵在前，向量在后：

原错误代码：

float4 pixelPosWorld = mul(pixelPosView, invV);

修正后：

float4 pixelPosWorld = mul(invV, pixelPosView);

原因：mul(矩阵, 列向量)才是正确的线性变换顺序，原写法将向量作为行向量计算，会导致空间变换完全错误，最终世界空间位置随相机位置偏移，进而影响阴影判断。

2. 光源深度存储时未转换到[0..1]范围 #

Pass1 中，直接将光源视角下的 NDC 深度（z/w，范围[-1..1]）存入纹理通道，但纹理的像素值范围是[0..1]，负数深度会被截断为0，导致深度数据丢失：

原错误代码：

output.lightDepths.r = input.lightDepth.x / input.lightDepth.y;

修正后：

// 将 NDC 深度 [-1..1] 转换为 [0..1] 后存储
output.lightDepths.r = (input.lightDepth.x / input.lightDepth.y) * 0.5 + 0.5;

同时，阴影计算时currentDepth已经转换为[0..1]，修正后采样到的closestDepth范围与之匹配，比较逻辑才正确。

3. 确认深度转视图空间的Y轴翻转逻辑 #

在depthToViewSpace中，Y轴翻转代码：

float y = (1 - xy.y) * 2 - 1;

这一步是因为纹理坐标Y轴与NDC Y轴方向相反，结合你使用XMMatrixPerspectiveFovLH（左手坐标系投影矩阵），该逻辑是正确的，可保留。

4. 光源视图投影矩阵转置验证 #

CPP代码中对light.viewProj的转置存储是正确的：

XMStoreFloat4x4(&_cLightBuffer.light.viewProj, XMMatrixTranspose(XMMatrixMultiply(lightView, lightProj)));

HLSL 用列主序矩阵，DirectX的XMMatrix默认行主序，转置后传入Shader符合要求，此步骤无问题。

测试建议 #

1. 优先修正矩阵乘法顺序和光源深度存储范围，再测试相机Z轴翻转后的阴影效果；
2. 在Pass2中输出pixelPosWorld的RGB值，可视化世界空间位置是否稳定（物体世界空间位置不应随相机移动而变化）；
3. 暂时关闭阴影比较逻辑，直接输出projCoords.z和closestDepth的灰度值，检查两者范围是否一致。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者vK 3 1 RON