文章目录
- 前言
- 一、光照探针用在哪怎么用
- 1、光照探针的应用场景
- 2、我们按照以上条件，在Unity中搭建一个相同的环境
- 3、创建光照探针
- 二、在我们自己的Shader中，实现支持光照探针
- 1、使用常用的 cginc
- 2、在 v2f 中，准备如下变量
- 3、在顶点着色器中，进行顶点和法线世界空间的转化后，使用如下代码
- 4、在片元着色器中，使用如下代码计算
- 最终代码
前言
主要写全局照明中，光照探针的支持
一、光照探针用在哪怎么用
1、光照探针的应用场景
在一个只有 Backed 模式灯光的场景中，有一个非静态的物体
即该物体在烘焙时，不会被烘焙，不会受到烘焙灯光的影响。
但是，我们此时不能修改灯光的模式 也不能修改该物体为静态物体
却需要给该动态物体受到烘焙灯光的影响
此时就需要使用光照探针了
2、我们按照以上条件，在Unity中搭建一个相同的环境
我们会发现，小球在烘焙后是不受烘焙光的影响的
3、创建光照探针
可以直接在一个空物体添加 Light Probe Group，也按下图直接添加光照探针
添加后，把光照探针的范围设置到，要让动态小球接收到烘焙光影响的范围
在光照探针中，黄色小点点在空间内越密集越多，动态物体接收到的烘焙光越精致细腻
然后，我们烘焙后就可以看见小球能接收烘焙光的效果了
二、在我们自己的Shader中，实现支持光照探针
我们继续使用之前的文章作为测试
- Unity中Shader再议ATTENUATION
我们会发现我们的 Shader在使用后是全黑的
因为我们关闭了主平行光，两个点光源又是Backed类
1、使用常用的 cginc
#include “AutoLight.cginc”
#include “Lighting.cginc”
2、在 v2f 中，准备如下变量
float4 worldPos : TEXCOORD;
half3 worldNormal : NORMAL;
half3 sh : TEXCOORD2;
3、在顶点着色器中，进行顶点和法线世界空间的转化后，使用如下代码
//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
4、在片元着色器中，使用如下代码计算
#if UNITY_SHOULD_SAMPLE_SH && !UNITY_SAMPLE_FULL_SH_PER_PIXEL
giInput.ambient = i.sh;
#else
giInput.ambient = 0.0;
#endif
然后，我们就可以看见我们的Shader也有光照探针的效果了
同时，也有了逐顶点光照的效果
最终代码
//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
Shader "MyShader/P1_8_8"
{
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;
};
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.texcoord1.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
}
}
}
