2.3 阴影工序：从光到影子的一次投递

2.3 阴影工序：从光到影子的一次投递

本节摘要：阴影是布光工位手续最繁的工序：总闸、灯闸、投方、受方、阴影相机五处登记，缺一处影子就不出勤。本节把整条投递链拆开演示，讲清阴影相机的范围标定与分辨率模糊度的取舍，并以沙盘阴影调优收尾，为第 8 章性能质检备好参数。

影子不出勤的五处登记

开了 castShadow 影子却毫无动静，是布光工位申诉率最高的事故。多数教程只教你一行 castShadow 等于 true，于你以为手续办完了——其实 Three.js 的阴影是一条完整流水线：场景在渲染前，会先站到每盏开阴影的灯的视角，把"哪些地方被挡住"画进一张深度图；正式渲染时，材质再去查这张图，查到"此处被遮挡"就调暗。流水线上的每一站都要登记，少一站，深度图画不出来或者查不到，影子就旷工。

五处登记如下：渲染器总闸 shadowMap.enabled；灯的出件闸 castShadow；投方物件闸 castShadow（谁挡光）；受方物件闸 receiveShadow（谁挨影子）；阴影相机范围（灯光视角能"看见"多大的区域）。前三处是布尔值，一处三字；最后一处是本节的正戏——范围标错了，影子不是没有，而是缺角或糊成一片。

图：阴影投递链五道登记与深度图查询

阴影相机：影子缺角的头号原因

方向光的阴影靠一台正交阴影相机"看"场景，它有左右上下近远六个边界，默认范围只有正负 5 个单位。沙盘货箱铺开十几米宽，超出边界的部分根本进不了深度图——表现就是影子只在中间一小块出现，边缘整段缺失。标定方法：把阴影相机的边界恰好框住"需要投影的区域"，一寸不浪费；范围越大，同样的阴影贴图分辨率摊到每寸的精度越低，影子越糊。

// 阴影五道登记（方向光主光）
stage.renderer.shadowMap.enabled = true;  // 1 总闸
stage.renderer.shadowMap.type = THREE.PCFSoftShadowMap; // 软化边缘的滤波方式

const sun = new THREE.DirectionalLight(0xffffff, 1.4);
sun.position.set(-6, 10, 4);
sun.castShadow = true;                    // 2 灯闸

// 3 阴影相机标定：恰好框住货盘区域（约 12 单位宽深）
sun.shadow.camera.left = -8;
sun.shadow.camera.right = 8;
sun.shadow.camera.top = 8;
sun.shadow.camera.bottom = -8;
sun.shadow.camera.near = 1;
sun.shadow.camera.far = 30;
sun.shadow.mapSize.set(2048, 2048);       // 深度图分辨率，画质与帧率的跷跷板
sun.shadow.bias = -0.0005;                // 消除表面自阴影条纹

stage.scene.add(sun);

// 4 与 5：投方与受方逐件登记
group.traverse((obj) => {
  if (obj.isMesh) { obj.castShadow = true; obj.receiveShadow = true; }
});
ground.receiveShadow = true;              // 地面只收影，不必投
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动手：给沙盘上影并调优

背景：评审会反馈沙盘"太飘"——货箱像浮在地贴上。加影子是最直接的救法，但设备清单里有低配笔记本，帧预算不允许全场景高精度阴影。

操作：按上文代码完成五道登记，然后做一轮分辨率标定。

结果：货箱右侧拖出与主光方向一致的软边影子，"浮空感"消失，场景重量立刻上来。把 mapSize 从默认 512 提到 2048 后，影子边缘干净无锯齿；控制台帧率在高配机上纹丝不动，低配机上掉了约两成。

解读：三笔账要算清。第一笔，分辨率账：2048 的深度图在 16 单位范围内约每 0.008 单位一格，影子边缘平滑；同样的 2048 若阴影相机开到 40 单位，精度跌四倍，边缘立刻出现台阶——所以范围标定和分辨率是一张账单的两行，一起调。第二笔，bias 账：影子表面出现莫尔条纹（物件自己身上有斑驳横纹），是深度比较的精度误差导致自遮挡，负向 bias 是止痛片，剂量过大影子会从根部"漂离"物体，微调到条纹消失即可。第三笔，滤波账：PCFSoftShadowMap 边缘柔和，适合室内柔光；追求硬朗的工业风用 PCFShadowMap，几乎白赚性能。

变式：低配设备兜底方案——检测帧率持续低于阈值时，把 mapSize 降回 1024 并改用普通 PCF 滤波，视觉几乎无损、帧率回血；更极端的方案是给移动端整段关闭阴影，用一张预烘焙的暗色渐变贴图垫在货箱脚下，成本为零。阴影的终极优化思路在 8.1 节还会展开：影子贵在"实时"，能预烤的绝不现烤。

排错台：三种影子事故的会诊

事故一，"影子只出现一小块"。十有八九是阴影相机范围没标定——默认正负 5 个单位装不下沙盘，超界物件整段丢影；按上文六参数框准投影区即愈。事故二，"物件身上有斑驳横纹"。这是自阴影精度冲突（阴影痤疮），负向 bias 小剂量止痛；若调 bias 后影子根部与物体脱开一条缝，说明剂量过头，往回调，或改用 normalBias 沿法线方向偏移，对曲面物件更温和。事故三，"影子边缘闪烁抖动"。方向光位置没固定（比如挂在会移动的物件上）导致阴影相机每帧微动，或阴影贴图分辨率过低让边缘在两个像素间跳动；前者把光源独立出来，后者提分辨率或加滤波。三则事故合计覆盖了阴影工位九成的报障，下次影子旷工，先照单会诊再动手改参数。

还有一条给动态场景的忠告：物件大幅移动后影子突然消失，先查它是否跑出了阴影相机的远裁剪面——阴影相机也有 near 与 far，高空的飞行物件常死在这道边界上；把 far 抬到"最高物件加两倍"的高度即可。另外，半透明物件的影子表现要单独说明：透明材质默认也会投出实心影子，玻璃罩投黑影的违和感就来自这里，需要给这类物件单独关闭投影，或接受"影子是简化的"这一行业惯例。

本节要点回顾

• 五道登记缺一旷工：总闸、灯闸、阴影相机、投方、受方，逐处检查再报障；
• 阴影相机范围即精度：框准投影区一寸不浪费，范围与分辨率同账单联调；
• bias 治条纹不过量：负值小剂量止痛，过量影子漂离物体根部；
• PCFSoft 柔、PCF 硬：滤波方式按场景气质与性能预算选；
• 两遍渲染是影子底价：开阴影即场景多画一遍，低配端要有降级预案。

布光工位收工。下一章换岗到上漆工位：影子给了体积，材质谱系和纹理贴图负责给这些货箱换上"实拍级"的表皮。