Unity中光照系统分析

光照计算

光照计算主要目的是 为了获得 高频 中频 低频 信息

高频信息是细节，中低频是总体控制

例如低模 自己是中低频， normal map diffuse map 增长了高频信息

高光也是高频信息

AO 遮蔽，高频

例如在计算雾效果时，简单的线性距离深度变化是 低频， 再加上基于高度变化，基于太阳光朝向颜色，基于距离的 mipmap， 增长了高频细节

光照系统分为：

预先计算

实时计算

光照系统的预先计算总体流程

1. 设置光源，光源分为直接光和间接光，
2. 直接光光源分为 平行光，点光 ，探照灯，区域光，基于图像的光源 3.间接光 包括物体互相反射光，来自light probe，来自环境光，来自雾，来自反射探头，间接光一般须要使用烘焙技术来计算 4.烘焙技术包括 基于 辐射度的 和 基于光线追踪 5.烘焙产生光照贴图，或者light probe 数据 6：在游戏运行时，预先计算的间接光信息，阴影信息，简化参与到物体渲染中

光照烘焙涉及到4个方面

光源，物体，材质，UV或者probe

光照烘焙贴图，基于对场景中静态物件进行UV展开，将光照信息写入

写入信息，能够包括直接光， 间接光，阴影，的颜色和强度

光照贴图还能够包括主要光方向, directional lightmap 模式中，包括了主要光方向信息，用于实时计算的时候，结合normalmap 计算diffuse color , 而不是将light map 做为环境光处理

有了主要光方向信息，结合normal map就能够进行更多的计算

总体技术涉及到：

材质系统，光源，烘焙技术

光照最终效果，涉及到阴影，直接光，间接光 三个效果

在Unity中材质的光照模型主要能够分为，lambert phong 和 最新的 pbr 物理基于着色系统

材质模型：

half lambert 0.5*(N * L) + 0.5

材质也能够toon shading normal * L normal * V 在texture 上采样光带

pbr 微表面， fresnel

光模型

Unity中的光，分为三种，bake烘焙光，实时光，和mixed模式光

Unity中的烘焙系统，有Enlighten 基于辐射度的烘焙计算，和 progressive 基于光线追踪的烘焙计算

其中enlighten 有两种烘焙，纯静态光照贴图烘焙和 实时GI烘焙

其中烘焙GI光照，能够使用光照贴图，也能够使用light probe来收集，其中光照贴图，分为纯Diffuse贴图和 支持 normal map 的 directional lightmap。

light probe 和 光照贴图区别就是，light probe 收集的是空间光照信息，而light map 收集的是 物体表面的光照信息

reflection probe 反射光照 probe

光照效果：

软影子 宽高光， AO

Unity中的光照方案：

全烘焙，只使用enlighten 烘焙光照贴图，使用纯烘焙光，光照贴图上包含 直接光，间接光，阴影信息

全实时光，使用 cascade shadow map 技术产生4级实时阴影， 使用pbr 材质模型，实时光进行光照计算

mixed light, 分为三种模式

只烘焙 间接光 ，

烘焙阴影，

烘焙距离阴影，近处使用实时阴影

subtractive 模式，直接光 间接光 阴影都烘焙，实时阴影和烘焙阴影采用 subtractive模式混合

纯 light probe + 实时光照， light probe 提供间接光照信息