CSM 阴影

先把题目说成人话

太阳照着一条很长的街，脚边的影子需要清楚，远处山坡却不值得花同样多的格子。若把有限的阴影纸平均铺满全世界，近处一定会发糊；更合理的办法是把相机前方分成近、中、远几段，各自分配清晰度。这个正式方法叫级联阴影（CSM）；重点是按实际观看距离分配有限格子，不是盲目增加层数。

这是虚构教学故事，不是个人项目经历。

场景：先让问题变得看得见

户外战斗只有一轮太阳。角色脚边要看清接触关系，远山只需一块大轮廓。现在镜头能照到很远，阴影被分成四段，供它们使用的总格子数却固定；近处仍会轻微游动，而且太阳每帧重新拍阴影的工作偏重。

先别急着调“偏移”或增加段数。要先回答三件事：到底需要拍到多远；有限格子要优先给哪段；哪些物体值得被太阳重复拍进阴影。三件事各有旋钮，不能互相代替。

（右脑）画面： 相机前方像一条伸向远山的长廊，太阳要从侧上方为整条长廊拍一组黑白照片。若只用一张照片从脚边一直拍到山脚，近处的人脸和鞋底只能分到很少几个方格；把长廊分成近、中、远几段后，脚边的照片可以拍得细，远山只留下大块轮廓。照片分得太多，跨在两段之间的人和建筑又会被重复拍进好几张。

（左脑）对表： 先把长廊对应到相机视锥，把“拍到多远”对应到以米计的阴影距离（Shadow Distance）。再用无量纲的级联切分比例把视锥分段，并让这些段共享主光阴影图集（Main Light Shadow Atlas）的固定像素；每个阴影格在世界中覆盖多大，决定近处是否清楚。生成阶段通过阴影投射步骤（ShadowCaster Pass）重复绘制进入各段的物体，着色阶段再选择级联并过滤采样。深度偏移与法线偏移只修正自阴影比较，级联调试图和帧调试器证明覆盖与重复绘制，图形计时才证明整帧成本。

小明：先形成一个完整猜测

小明把 Depth Bias 和 Normal Bias 一起调大。表面的阴影痤疮少了，脚底却出现悬浮缝；相机移动时，远处阴影边缘依然闪烁。

这次尝试说明两个问题被混在了一起：Bias 用来处理深度比较造成的自阴影冲突，调得过大会产生 peter-panning；远处 shimmer 更常见的来源是阴影 texel 密度不足、投影随相机变化或级联切换，不该用更大的 Bias 硬压。

小红：把猜测放回现实检查

小红先打开 URP 的 Cascade 调试色和 Frame Debugger，确认角色、地面和远景分别落在哪一级，ShadowCaster Pass 又重复提交了哪些物体。然后按顺序单独验证：

1. 缩短 Shadow Distance。远处不再进入实时阴影，ShadowCaster 数量下降；若远山轮廓仍满足美术要求，这比提高整张 Atlas 更直接。
2. 保持距离不变，只调整 Cascade Splits，让更多 texel 留给角色附近，而不是平均切深度。
3. 保持切分不变，再比较 2 与 4 级联。更多级联可能改善不同距离的密度分配，也会增加阴影绘制和级联选择成本，必须在目标镜头实测。
4. 最后才分别调 Depth Bias、Normal Bias 与过滤质量。每次只针对一种可见伪影，并检查脚底等实体阴影有没有被推离接触面。

我：用检查结果修正模型

我把阴影分级成“谁需要、需要多远、需要多细”。英雄和关键敌人保留动态投影；很小、很远或几乎不可见的装饰物关闭 Cast Shadows；远景用烘焙阴影、Blob、Impostor 阴影或不投影替代。本题锁定 URP：Screen Space Shadows Renderer Feature 是把主方向光阴影结果做成屏幕空间纹理，供后续着色采样；它不是 HDRP 的 Contact Shadows，也不会凭空补出脚底短距离接触细节。只有项目明确使用 HDRP Contact Shadows 或自定义接触阴影射线时，才把它作为近处补偿并单独计时，不能拿它替代远山阴影。主光的 Shadow Distance 以实际战斗视距为上限，Cascade Splits 围绕近景构图分配，不照搬固定比例。

最后分别验三类伪影：痤疮看 Bias 与精度；悬浮看 Bias 是否过大；闪烁看 texel 密度、稳定投影、阴影距离与级联切换。级联交界还要检查混合带。这样每个旋钮都有明确对象，不会为了治远处 shimmer 把近处接触关系毁掉。

（右脑）画面修正： 小明把阴影轻轻推离物体表面，小黑点确实少了，角色的脚却像悬在地面上，远处边缘仍在闪。小红没有继续推，而是先把太阳需要照顾的长廊缩短，再把更多照片方格留给脚边。画面这才说明：近处黑点、脚底悬空和远处闪烁看起来都叫“阴影坏了”，却不是拧同一个旋钮就能一起消失的毛病。

（左脑）严格对表： 调优顺序是：固定目标构建和战斗镜头，记录 ShadowCaster 与 GPU 基线；按美术可见距离设置 Shadow Distance；用 Cascade 调试图按近景需求调整 splits；在相同距离与 Atlas 下 A/B 级联数和分辨率；最后分别以最小改动调 Depth Bias、Normal Bias、PCF 与混合带。验收同时要求阴影阶段进入预算、关键角色接触不悬浮、痤疮/闪烁低于画面阈值、级联交界不可察觉，且远景替代方案通过美术检查。

老师解惑

• CSM 只针对方向光：它把相机视锥的深度范围分段，再从光源方向为每段生成阴影图。
• 成本既来自生成阴影图时重复绘制 Shadow Caster，也来自着色时选择级联和过滤采样。
• Atlas 分辨率、级联数、切分位置和阴影距离共同决定每个世界区域的有效 texel 密度。
• PCF 等过滤主要软化锯齿，会增加阴影采样；它不能弥补错误的距离和切分策略。
• URP 的 Screen Space Shadows 与 HDRP/custom Contact Shadows 不是同一种功能；先确认渲染管线和实现，再谈是否用于近处补偿。

工具分工

• URP Asset 与 Light 设置：控制主光阴影距离、级联数、切分、Atlas 和过滤质量。
• Rendering Debugger 的 Cascade 视图：确认每个画面区域实际使用哪一级。
• Frame Debugger：检查 ShadowCaster Pass 画了谁、重复了几次；不把绘制数量冒充 GPU 时间。
• Unity Profiler GPU Usage：比较阴影阶段在目标构建中的实际耗时。

记忆钩子

先缩到真正需要阴影的距离，再把级联密度留给近景；Bias 治自阴影，不负责治所有闪烁。