首先貼一個鏈接，該鏈接內有大量基於OpenGL的渲染技術教程和Code Sample，本文基本上在其Tutorial 40的基礎上進行了翻譯，並加入了部分自己的理解。原文在此：
http://ogldev.atspace.co.uk/index.html
Shadow Volume，即陰影體技術。是CG中非常常見的陰影渲染技術。在自己動手實現之前，也看了好多原理上的東西。但是紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行啊！ 以此文記錄下Shadow Volume實現過程中的種種。
簡單地講，光線照射空間幾何物體，被物體遮擋住的空間沒有不能受到光源光線的直射，這個空間同樣可以用一個幾何體表示，這個幾何體就是所謂的Shadow Volume（以下簡稱SV），即陰影體。位於SV里的物體的即為被陰影包圍的物體。
實現時的一些關鍵點：
1、SV的生成。
2、Z-Fail Stencil Test.
3、陰影的渲染。
1、SV的生成：
如上圖所示，左圖的綠色部分和右圖的灰色部分即為 陰影體。陰影體是實實在在的Mesh，跟左圖的”人“和右圖的”摩托車"一樣，都是由三角形面片組成的。我們需要根據光源的位置和陰影的生產者（Shadow Caster）的形狀去生成這個Mesh（某物體A遮住了光源，產生了陰影，我們稱物體A為Shadow Caster，簡稱SC。某物體B被物體A遮擋，在B上造成了陰影，我們稱物體B為Shadow Receiver，簡稱SR）。仔細觀察上圖，我們會發現陰影體起始於SC面向光源的面，而終止於SR。陰影體在SC上的面像個蓋子（cap），在SR上的面像底兒（bottom），蓋子和底兒之間的三角形面片圍一圈形成邊兒（surrounding），這個密閉空間就是陰影體的空間。用一個簡單的三角形作為SC，如下圖所示：
綠色的Cap（即三角形ABC），深灰的bottom（即三角形A'C'B'）以及surroundings（四邊形CBB'C', CC'A'A, AA'B'B）組成了SV Mesh。！注意上述三角形的順序，遵循右手定則。
但是實際上，陰影體的Cap並不是位於SC上，而是沿着光源的方向有一個小的偏移量。陰影體的Bottom也不在SR上，而在無窮遠處，上圖中的A'，B'，C'分別為A，B，C沿着入射光方向被投射到無窮遠處的對應點。如下圖所示：
紫色的三角形A''B''C''是真正的Cap。這是為了避免Z-fighting。
那么，生成陰影體Mesh的問題可以轉化為尋找蓋子，底兒和邊兒的過程。有了這些面兒，將它們圍起來就是一個閉合的陰影體Mesh。
下面開始生成SV Mesh。對於SC的一個三角形面片T，它有三個邊a,b,c，三個鄰面Ta，Tb，Tc，分別與T共享邊a,b,c。那么偽代碼如下：
1 for every triangle facet T in the SC: 2 3 if T faces the light 4 5 generate the cap triangle by applying a displacement to the original T. //生成Cap 6 7 generate the bottom triangle by projecting the original T to infinity. //生成Bottom 8 9 for every adjacent triangle Tx ( x = a,b,c ) 10 11 if Tx faces the light 12 13 edge x is not part of the silhouette, continue. 14 15 else 16 17 edge x is part of the silhouette, generate the surrouding triangles. 18 19 else 20 21 continue
上面的偽代碼在Geometry Shader中實現。
上面的偽代碼中提到了 Silhouette （輪廓）。是的，SV Mesh 的 Surrounding Triangles 只在屬於 Silhouette 的三角形邊處生成。關於silhouette如何檢測，上述偽代碼已經說得比較清楚了，其原理也比較簡單，但是Silhouette detection在大多數情況下仍然作為一個單獨的問題來討論。
下面就簡單提一下：
silhouette Detection（邊界檢測）。邊界檢測相關資料很多了，原理也很簡單。在計算機圖形學中，物體由三角形面片（triangle facet）組成。以光照邊界檢測為例，物體外部有某光源（point，spot or direction light ），這個物體上的所有三角面片要么直接受該光源照射（該面法向量與入射光線方向夾角大於90小於180°），要么不直接受光源照射（該面法向量與入射光線方向夾角大於等於0°小於等於90°），那么必然有一個“邊的集合”位於這兩種三角形面片相交的邊界處。邊緣檢測即找出這個“邊的集合”。如下圖二維示意圖所示。面向和背向光源的三角面片共享的邊即我們需要尋找的邊。（該圖摘自http://ogldev.atspace.co.uk/www/tutorial39/tutorial39.html ，在原圖基礎上加入中文圖示）
如何去尋找呢？很簡單。如下圖所示，對某三角形A，有鄰面B，C，D。如果A面對光源，那么遍歷其三個鄰面，如果鄰面背對光源，那么A與該鄰面共享的那條邊即是邊界。如果其三個鄰面也全都面對光源，那么面A的三條邊都不屬於邊界。
該邊緣檢測的計算過程可以在Geometry shader中進行。由於Geometry shader 可以訪問Primitive的adjacency信息，所以可以方便地對每個三角形的鄰面進行信息讀取和計算。當然，在OpenGL Application端需要向Pipeline提供具有adjacency信息的數據並按照一定地規則進行排列。例如上圖中的三角形A，在提供此Primitive信息的時候應該按頂點索引（0,1,2,3,4,5）的順序在內存中排列。具體如何從任意3d模型中計算adjacency信息，在此不詳細說明。
如何將SC上的頂點project到無窮遠處作為Bottom的頂點呢？如下圖所示：
光源將頂點P投射到無窮遠處，然后投影到near clip（近裁剪面）的上，其X軸坐標為Xndc.
（圖引自 http://ogldev.atspace.co.uk/www/tutorial40/tutorial40.html ）
n為近裁剪面的距離，v為光源到頂點P的向量，t為標量，從0到正無窮。當t趨向正無窮時，就得到我們想求的Xndc。
（圖引自 http://ogldev.atspace.co.uk/www/tutorial40/tutorial40.html ）
同理，Yndc也可由此得到。
至此，SV的生成到此結束。
下圖是實驗結果：五環上方有旋轉的點光源，下方是個球體。粉色的部分是陰影體。
