Unity中光照系統分析

光照計算

光照計算主要目的是 爲了獲得 高頻 中頻 低頻 信息

高頻信息是細節，中低頻是總體控制

例如低模 自己是中低頻， normal map diffuse map 增長了高頻信息

高光也是高頻信息

AO 遮蔽，高頻

例如在計算霧效果時，簡單的線性距離深度變化是 低頻， 再加上基於高度變化，基於太陽光朝向顏色，基於距離的 mipmap， 增長了高頻細節

光照系統分爲：

預先計算

實時計算

光照系統的預先計算總體流程

1. 設置光源，光源分爲直接光和間接光，
2. 直接光光源分爲 平行光，點光 ，探照燈，區域光，基於圖像的光源 3.間接光 包括物體互相反射光，來自light probe，來自環境光，來自霧，來自反射探頭，間接光一般須要使用烘焙技術來計算 4.烘焙技術包括 基於 輻射度的 和 基於光線追蹤 5.烘焙產生光照貼圖，或者light probe 數據 6：在遊戲運行時，預先計算的間接光信息，陰影信息，簡化參與到物體渲染中

光照烘焙涉及到4個方面

光源，物體，材質，UV或者probe

光照烘焙貼圖，基於對場景中靜態物件進行UV展開，將光照信息寫入

寫入信息，能夠包括直接光， 間接光，陰影，的顏色和強度

光照貼圖還能夠包括主要光方向, directional lightmap 模式中，包括了主要光方向信息，用於實時計算的時候，結合normalmap 計算diffuse color , 而不是將light map 做爲環境光處理

有了主要光方向信息，結合normal map就能夠進行更多的計算

總體技術涉及到：

材質系統，光源，烘焙技術

光照最終效果，涉及到陰影，直接光，間接光 三個效果

在Unity中材質的光照模型主要能夠分爲，lambert phong 和 最新的 pbr 物理基於着色系統

材質模型：

half lambert 0.5*(N * L) + 0.5

材質也能夠toon shading normal * L normal * V 在texture 上採樣光帶

pbr 微表面， fresnel

光模型

Unity中的光，分爲三種，bake烘焙光，實時光，和mixed模式光

Unity中的烘焙系統，有Enlighten 基於輻射度的烘焙計算，和 progressive 基於光線追蹤的烘焙計算

其中enlighten 有兩種烘焙，純靜態光照貼圖烘焙和 實時GI烘焙

其中烘焙GI光照，能夠使用光照貼圖，也能夠使用light probe來收集，其中光照貼圖，分爲純Diffuse貼圖和 支持 normal map 的 directional lightmap。

light probe 和 光照貼圖區別就是，light probe 收集的是空間光照信息，而light map 收集的是 物體表面的光照信息

reflection probe 反射光照 probe

光照效果：

軟影子 寬高光， AO

Unity中的光照方案：

全烘焙，只使用enlighten 烘焙光照貼圖，使用純烘焙光，光照貼圖上包含 直接光，間接光，陰影信息

全實時光，使用 cascade shadow map 技術產生4級實時陰影， 使用pbr 材質模型，實時光進行光照計算

mixed light, 分爲三種模式

只烘焙 間接光 ，

烘焙陰影，

烘焙距離陰影，近處使用實時陰影

subtractive 模式，直接光 間接光 陰影都烘焙，實時陰影和烘焙陰影採用 subtractive模式混合

純 light probe + 實時光照， light probe 提供間接光照信息