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Unity中全局光照GI的总结
前言
Unity中全局光照GI的总结，我们对之前文章中，实现的 全局光照 GI Shader 总结一下
一、在编写Shader时，有一些隐蔽的Bug不会直接报错，我们需要编译一下让它显示出来，方便修改
我们选择我们的Shader，点击编译并且展示编译后的Shader后的内容，隐蔽的Bug就会暴露出来了。
二、我们大概回顾一下，之前实现的内容，和应用场景（然后，可以在以后的项目中按需选择取舍）
1、第一个Pass是我们模型的主要效果
- 在该Pass的片元着色器中，对于计算 GI 的这个函数，我们可以选择使用Unity自带的函数（在项目确定只用某一套 GI 方案时，可以只选择该函数中的部分功能使用）
- 在该Pass的片元着色器中，对于同时计算了 Lambert 和 Phone 光照模型的这个函数（我们可以按照公式自定义实现，也可以直接使用）
2、第二个Pass是我们模型阴影的投射（在不需要时可以剔除该Pass）
3、第三个Pass是我们模型烘焙计算（在不需要时可以剔除该Pass）
该GI的最终代码：
MyGlobalIllumination.cginc
#ifndef MYGLOBALILLUMINATION_INCLUDE #define MYGLOBALILLUMINATION_INCLUDE //Lambert光照模型 inline fixed4 UnityLambertLight1 (SurfaceOutput s, UnityLight light) { fixed diff = max (0, dot (s.Normal, light.dir)); fixed4 c; c.rgb = s.Albedo * light.color * diff; c.a = s.Alpha; return diff; } inline fixed4 LightingLambert1 (SurfaceOutput s, UnityGI gi) { fixed4 c; c = UnityLambertLight1 (s, gi.light); //如果是在 BackedGI 或者 RealtimeGI的情况下，进行以下计算 #ifdef UNITY_LIGHT_FUNCTION_APPLY_INDIRECT c.rgb += s.Albedo * gi.indirect.diffuse; #endif return c; } inline void ResetUnityLight1(out UnityLight outLight) { outLight.color = half3(0, 0, 0); outLight.dir = half3(0, 1, 0); // Irrelevant direction, just not null outLight.ndotl = 0; // Not used } inline void ResetUnityGI1(out UnityGI outGI) { ResetUnityLight1(outGI.light); outGI.indirect.diffuse = 0; outGI.indirect.specular = 0; } inline UnityGI UnityGI_Base1(UnityGIInput data, half occlusion, half3 normalWorld) { UnityGI o_gi; ResetUnityGI1(o_gi); //计算在Distance Shadowmask 中实时阴影与烘培阴影的混合过程 // Base pass with Lightmap support is responsible for handling ShadowMask / blending here for performance reason #if defined(HANDLE_SHADOWS_BLENDING_IN_GI) half bakedAtten = UnitySampleBakedOcclusion(data.lightmapUV.xy, data.worldPos); float zDist = dot(_WorldSpaceCameraPos - data.worldPos, UNITY_MATRIX_V[2].xyz); float fadeDist = UnityComputeShadowFadeDistance(data.worldPos, zDist); data.atten = UnityMixRealtimeAndBakedShadows(data.atten, bakedAtten, UnityComputeShadowFade(fadeDist)); #endif //将主平行灯的信息存储起来 o_gi.light = data.light; //将衰减用于灯光颜色中 o_gi.light.color *= data.atten; //是否进行球谐光照（即是否使用光照探针） #if UNITY_SHOULD_SAMPLE_SH o_gi.indirect.diffuse = ShadeSHPerPixel(normalWorld, data.ambient, data.worldPos); #endif //这个是进行静态 GI 的计算（BackedGI） #if defined(LIGHTMAP_ON) // Baked lightmaps //光照图的采样 half4 bakedColorTex = UNITY_SAMPLE_TEX2D(unity_Lightmap, data.lightmapUV.xy); half3 bakedColor = DecodeLightmap(bakedColorTex); //当开启 Unity 中的 Directional 模式 （定向光模式）时，进行的计算 #ifdef DIRLIGHTMAP_COMBINED fixed4 bakedDirTex = UNITY_SAMPLE_TEX2D_SAMPLER (unity_LightmapInd, unity_Lightmap, data.lightmapUV.xy); o_gi.indirect.diffuse += DecodeDirectionalLightmap (bakedColor, bakedDirTex, normalWorld); #if defined(LIGHTMAP_SHADOW_MIXING) && !defined(SHADOWS_SHADOWMASK) && defined(SHADOWS_SCREEN) ResetUnityLight(o_gi.light); o_gi.indirect.diffuse = SubtractMainLightWithRealtimeAttenuationFromLightmap (o_gi.indirect.diffuse, data.atten, bakedColorTex, normalWorld); #endif #else // not directional lightmap o_gi.indirect.diffuse += bakedColor; #if defined(LIGHTMAP_SHADOW_MIXING) && !defined(SHADOWS_SHADOWMASK) && defined(SHADOWS_SCREEN) ResetUnityLight(o_gi.light); o_gi.indirect.diffuse = SubtractMainLightWithRealtimeAttenuationFromLightmap(o_gi.indirect.diffuse, data.atten, bakedColorTex, normalWorld); #endif #endif #endif //这个是进行动态 GI 的计算（RealtimeGI） #ifdef DYNAMICLIGHTMAP_ON // Dynamic lightmaps fixed4 realtimeColorTex = UNITY_SAMPLE_TEX2D(unity_DynamicLightmap, data.lightmapUV.zw); half3 realtimeColor = DecodeRealtimeLightmap (realtimeColorTex); #ifdef DIRLIGHTMAP_COMBINED half4 realtimeDirTex = UNITY_SAMPLE_TEX2D_SAMPLER(unity_DynamicDirectionality, unity_DynamicLightmap, data.lightmapUV.zw); o_gi.indirect.diffuse += DecodeDirectionalLightmap (realtimeColor, realtimeDirTex, normalWorld); #else o_gi.indirect.diffuse += realtimeColor; #endif #endif //这里是使物体表面的颜色 乘以 环境光遮蔽，以实现环境光线被阻碍后物体表面的颜色 o_gi.indirect.diffuse *= occlusion; return o_gi; } inline UnityGI UnityGlobalIllumination1 (UnityGIInput data, half occlusion, half3 normalWorld) { return UnityGI_Base1(data, occlusion, normalWorld); } inline void LightingLambert_GI1 (SurfaceOutput s,UnityGIInput data,inout UnityGI gi) { gi = UnityGlobalIllumination1 (data, 1.0, s.Normal); } #endif- 1
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GI Shader 代码：
//在这里里面使用 自定义的 cginc 来实现全局GI //GI数据的准备 //烘培分支的判断 //GI的直接光实现 //GI的间接光实现 //再议ATTENUATION //光照探针的支持 //间接光的产生Meta Pass Shader "MyShader/P1_8_9" { Properties { _Color("Color",Color) = (1,1,1,1) } SubShader { Tags { "RenderType"="Opaque" } Pass { Tags { "LightMode"="ForwardBase" } CGPROGRAM #pragma vertex vert #pragma fragment frag #pragma multi_compile_fwdbase #include "UnityCG.cginc" #include "AutoLight.cginc" #include "Lighting.cginc" #include "CGIncludes/MyGlobalIllumination.cginc" struct appdata { float4 vertex : POSITION; //定义第二套 UV ，appdata 对应的固定语义为 TEXCOORD1 #if defined(LIGHTMAP_ON) || defined(DYNAMICLIGHTMAP_ON) float4 texcoord1 : TEXCOORD1; #endif half3 normal : NORMAL; float4 texcoord2 : TEXCOORD2; }; struct v2f { float4 pos : SV_POSITION; float4 worldPos : TEXCOORD; //定义第二套UV #if defined(LIGHTMAP_ON) || defined(DYNAMICLIGHTMAP_ON) float4 lightmapUV : TEXCOORD1; #endif half3 worldNormal : NORMAL; half3 sh : TEXCOORD2; //1、使用 阴影采样 和 光照衰减的方案的 第一步 //同时定义灯光衰减以及实时阴影采样所需的插值器 UNITY_LIGHTING_COORDS(3, 4) //UNITY_SHADOW_COORDS(2) }; v2f vert(appdata v) { v2f o; o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex); o.worldPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex); o.worldNormal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal); //对第二套UV进行纹理采样 #if defined(LIGHTMAP_ON) || defined(DYNAMICLIGHTMAP_ON) o.lightmapUV.xy = v.texcoord1 * unity_LightmapST.xy + unity_LightmapST.zw; #endif //实现 球谐 或者 环境色 和 顶点照明 的计算 //SH/ambient and vertex lights #ifndef LIGHTMAP_ON //当此对象没有开启静态烘焙时 #if UNITY_SHOULD_SAMPLE_SH && !UNITY_SAMPLE_FULL_SH_PER_PIXEL o.sh = 0; //近似模拟非重要级别的点光在逐顶点上的光照效果 #ifdef VERTEXLIGHT_ON o.sh += Shade4PointLights( unity_4LightPosX0,unity_4LightPosY0,unity_4LightPosZ0, unity_LightColor[0].rgb,unity_LightColor[1].rgb,unity_LightColor[2].rgb,unity_LightColor[3].rgb, unity_4LightAtten0,o.worldPos,o.worldNormal); #endif o.sh = ShadeSHPerVertex(o.worldNormal,o.sh); #endif #endif //2、使用 阴影采样 和 光照衰减的方案的 第二步 UNITY_TRANSFER_LIGHTING(o, v.texcoord2.xy) //TRANSFER_SHADOW(o) return o; } fixed4 frag(v2f i) : SV_Target { //1、准备 SurfaceOutput 的数据 SurfaceOutput o; //目前先初始化为0，使用Unity自带的方法，把结构体中的内容初始化为0 UNITY_INITIALIZE_OUTPUT(SurfaceOutput, o) o.Albedo = 1; o.Normal = i.worldNormal; //1、代表灯光的衰减效果 //2、实时阴影的采样 UNITY_LIGHT_ATTENUATION(atten, i, i.worldPos); //2、准备 UnityGIInput 的数据 UnityGIInput giInput; //初始化 UNITY_INITIALIZE_OUTPUT(UnityGIInput, giInput); //修改用到的数据 giInput.light.color = _LightColor0; giInput.light.dir = _WorldSpaceLightPos0; giInput.worldPos = i.worldPos; giInput.worldViewDir = normalize(_WorldSpaceCameraPos - i.worldPos); giInput.atten = atten; giInput.ambient = 0; #if UNITY_SHOULD_SAMPLE_SH && !UNITY_SAMPLE_FULL_SH_PER_PIXEL giInput.ambient = i.sh; #else giInput.ambient = 0.0; #endif #if defined(DYNAMICLIGHTMAP_ON) || defined(LIGHTMAP_ON) giInput.lightmapUV = i.lightmapUV; #endif //3、准备 UnityGI 的数据 UnityGI gi; //直接光照数据（主平行光） gi.light.color = _LightColor0; gi.light.dir = _WorldSpaceLightPos0; //间接光照数据(目前先给0) gi.indirect.diffuse = 0; gi.indirect.specular = 0; //GI的间接光照的计算 LightingLambert_GI1(o, giInput, gi); //查看Unity源码可知，计算间接光照最主要的函数就是 //inline UnityGI UnityGI_Base1(UnityGIInput data, half occlusion, half3 normalWorld) //所以我们直接给 gi 赋值，可以不使用 LightingLambert_GI1 gi = UnityGI_Base1(giInput, 1, o.Normal); //GI的直接光照的计算 //我们在得到GI的数据后，对其进行Lambert光照模型计算，即可得到结果 fixed4 c = LightingLambert1(o, gi); return c; //return fixed4(gi.indirect.diffuse,1); //return 1; } ENDCG } //阴影的投射 Pass { //1、设置 "LightMode" = "ShadowCaster" Tags { "LightMode" = "ShadowCaster" } CGPROGRAM #pragma vertex vert #pragma fragment frag //需要添加一个 Unity变体 #pragma multi_compile_shadowcaster #include "UnityCG.cginc" //声明消融使用的变量 float _Clip; sampler2D _DissolveTex; float4 _DissolveTex_ST; //2、appdata中声明float4 vertex:POSITION;和half3 normal:NORMAL;这是生成阴影所需要的语义. //注意：在appdata部分，我们几乎不要去修改名字 和 对应的类型。 //因为，在Unity中封装好的很多方法都是使用这些标准的名字 struct appdata { float4 vertex:POSITION; half3 normal:NORMAL; float4 uv:TEXCOORD; }; //3、v2f中添加V2F_SHADOW_CASTER;用于声明需要传送到片断的数据. struct v2f { float4 uv : TEXCOORD; V2F_SHADOW_CASTER; }; //4、在顶点着色器中添加TRANSFER_SHADOW_CASTER_NORMALOFFSET(o)，主要是计算阴影的偏移以解决不正确的Shadow Acne和Peter Panning现象. v2f vert(appdata v) { v2f o; o.uv.zw = TRANSFORM_TEX(v.uv, _DissolveTex); TRANSFER_SHADOW_CASTER_NORMALOFFSET(o); return o; } //5、在片断着色器中添加SHADOW_CASTER_FRAGMENT(i) fixed4 frag(v2f i) : SV_Target { //外部获取的 纹理 ，使用前都需要采样 fixed4 dissolveTex = tex2D(_DissolveTex, i.uv.zw); //片段的取舍 clip(dissolveTex.r - _Clip); SHADOW_CASTER_FRAGMENT(i); } ENDCG } //在常规的渲染时，是不会被使用的。一般使用时，是在烘焙贴图 // Extracts information for lightmapping, GI (emission, albedo, ...) // This pass it not used during regular rendering. Pass { Name "META" Tags { "LightMode" = "Meta" } CGPROGRAM #pragma vertex vert #pragma fragment frag #pragma target 2.0 #include "UnityCG.cginc" #include "UnityMetaPass.cginc" fixed4 _Color; struct v2f { float4 pos : SV_POSITION; }; v2f vert(appdata_full v) { v2f o; UNITY_INITIALIZE_OUTPUT(v2f,o) o.pos = UnityMetaVertexPosition(v.vertex, v.texcoord1.xy, v.texcoord2.xy, unity_LightmapST, unity_DynamicLightmapST); return o; } half4 frag(v2f i) : SV_Target { UnityMetaInput metaIN; UNITY_INITIALIZE_OUTPUT(UnityMetaInput, metaIN); metaIN.Albedo = 1; metaIN.Emission = _Color; return UnityMetaFragment(metaIN); } ENDCG } } CustomEditor "LegacyIlluminShaderGUI" }- 1
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- 原文地址：https://blog.csdn.net/qq_51603875/article/details/134334935
