unity灯光和自发光的哪个节省内存

Posted 2023-04-20

参考技术A 但这种模型有很多局限性。首先，有很多重要的物理现象无法用Blinn-Phong 模型表现出来，
例如菲涅耳反射（Fresnel reflection）。其次，Blinn-Phong 模型是各项同性（isotropic）的，也就
是说，当我们固定视角和光源方向旋转这个表面时，反射不会发生任何改变。但有些表面是具有
各向异性（anisotropic）反射性质的，例如拉丝金属、毛发等。在第18 章中，我们将学习基于物
理的光照模型，这些光照模型更加复杂，同时也可以更加真实地反映光和物体的交互。

一、Unity 中的环境光和自发光
在标准光照模型中，环境光和自发光的计算
是最简单的。
在Unity 中，场景中的环境光可以在Window ->
Lighting -> Ambient Source/Ambient Color/Ambient
Intensity 中控制，如图6.5 所示。在Shader 中，我
们只需要通过Unity 的内置变量UNITY_LIGHTM
ODEL_AMBIENT 就可以得到环境光的颜色和强
度信息。
而大多数物体是没有自发光特性的，因此在
本书绝大部分的Shader 中都没有计算自发光部
分。如果要计算自发光也非常简单，我们只需要
在片元着色器输出最后的颜色之前，把材质的自
发光颜色添加到输出颜色上即可。

Unity 手写PBR补充：多光源 阴影 视差 自发光

写在前面

【Unity 手写PBR】Build-in管线：实现直接光部分

【Unity 手写PBR】Build-in管线：实现间接光部分

这里再快速补充一下剩下的部分，多光源、阴影、视差贴图应用和自发光。

1 多光源

环境光照和自发光都在Base Pass计算，Additonal Pass只计算直接光照，其中atten是光照衰减值：

float3 result = directLight * atten;

由于是在Unity固定管线下，所以还是采用老办法AdditionalPass，关于Unity前向渲染如何处理多光源的可以参考之前我写的一篇文章【技术美术图形部分】关于前向渲染和延迟渲染

实现的话，如果不去深究，直接拿Unity的内置宏，一句话解决：

// 光源衰减项
UNITY_LIGHT_ATTENUATION(atten,i, worldPos);

如果要自己实现的话，尤其注意光源衰减值，平行光、点光源、聚光灯都是有区别的，贴个自己写的涉及到衰减项的部分shader：

        // 光源衰减项
        #ifdef USING_DIRECTIONAL_LIGHT
            float atten = 1.0;
        #else
        #if defined(POINT)
            // 点光源从世界变到光源空间
            float3 lightCoord = mul(unity_WorldToLight, float4(worldPos,1)).xyz;
            float atten = tex2D(_LightTexture0, dot(lightCoord, lightCoord).rr).UNITY_ATTEN_CHANNEL;
        #elif defined(SPOT)
            float4 lightCoord = mul(unity_WorldToLight, float4(worldPos,1));
            float atten = (lightCoord.z>0)*tex2D(_LightTexture0, lightCoord.xy/lightCoord.w+0.5).w*tex2D(_LightTextureB0,dot(lightCoord,lightCoord).rr).UNITY_ATTEN_CHANNEL;
        #else
            float atten = 1.0;
        #endif
        #endif

2 阴影

阴影这里全调用Unity内置宏解决，需要保证物体能投射阴影，还要保证物体能接受阴影。需要注意的是，

BasePass中，对主要平行光的计算，要么

UNITY_LIGHT_ATTENUATION(atten,i, worldPos);

一下解决atten计算和采样纹理shadow值的问题；要么

        float shadow = 1;
        float atten = 1.0; // 仅平行光
        
        shadow = SHADOW_ATTENUATION(i); // 使用_ShadowCoord对相关纹理采样，得到阴影信息

规定平行光的atten为1后，还要计算shadow值，最后result直接光部分也加上*atten*shadow，保证可以接受阴影。 

其余情况，擅用宏就行，由于比较分散，这里就不一个一个贴出来了，，，之前写过一篇【Unity Shader】Unity中阴影映射标准制作流程，里面有写实现方法，需要的话可以去看看~

2 视差贴图

参考：2.5凹凸映射、视差映射、浮雕映射 - 知乎 (zhihu.com)

视差算法：关于视差算法的基本原理与拓展应用 - 哔哩哔哩 (bilibili.com) 

Unity Standard Shader里还有Height Map的应用，为了让我的PBR Shader更加完整，加上！

2.1 简单解释

之前一直都分不清法线贴图、视差贴图这些，，后来发现视差贴图经常是与法线贴图一起使用。法线贴图改变了纹理的光照，视差贴图再叠加叠加，视差会移动纹理的可见项，实现表面的遮挡效果，感觉就是“更加真实”了。

随便搜了搜，拿这篇文章里的图举例：

中间是BaseColor+NormalMap，右边的是BaseColor+NormalMap+ParallaxMap

所以视差贴图解决的更多的是结构之间的遮挡问题。 

2.2 实现

之所以是“视差”，其核心是改变纹理坐标，利用模型表面的高度信息对纹理进行偏移，低位置信息被高位置遮挡了，所以直接采样更高的信息。

fragment shader中要采样视差贴图得到Height值，再通过ParallaxOffset得到偏移量Offset，应用到i.uv上就行。

        // 视差贴图
        float height = tex2D(_ParallaxMap, i.uv).r;
        
        float2 offset = ParallaxOffset(height, _ParallaxScale, i.objviewDir);
        i.uv += offset;

这里的ParallaxOffset是UnityCG.cginc定义的函数，源码：

// Calculates UV offset for parallax bump mapping
inline float2 ParallaxOffset( half h, half height, half3 viewDir )

    h = h * height - height/2.0;
    float3 v = normalize(viewDir);
    v.z += 0.42;
    return h * (v.xy / v.z);

h为传入的采样值，height为我们定义的_ParallaxScale，用viewDir的x和y分量，反正就直接用这个源码就OK！

2.3 对比

加了一个点光源，对比明显一些：

仅基础色

然后是NormalMap拉到最大：

基础色+法线

这个是只加上ParallaxMap，效果拉满：

基础色+视差

我不太清楚这样对比是否合适，但能感觉到视差到底做了什么事，就是一个假的、凹凸的效果。

关于视差就到这。

3 自发光贴图

自发光虽然简单，但我的PBR shader必须什么功能都有！搞一下：

自发光感觉是不受到光照影响的，所以说传入的自发光贴图就是个黑白的通道而已，就针对区域上色，最后result+=就行了：

float3 emission = tex2D(_EmissionTex, i.uv);
emission = _EmissionColor * emission * _EmissionStrength;

后期bloom的话还需调整参数。

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写的很仓促，目的仅仅是为了记录，后面会搭个场景，尽量把不同的材质都体现在场景中，也算是给这4、5天的PBR学习做一个收尾工作吧。