文章目录
- Unity的渲染路径
- 前向渲染
- 内置光照变量
- 内置光照函数
- 延迟渲染
- Unity的光源类型
- 计算光源的衰减
- Unity的阴影
- 阴影实现原理
- Shadow Map
- 屏幕空间的阴影映射
- 总结
- 不透明物体的阴影
- 投射阴影
- 接收阴影
- 帧调试器查看阴影绘制过程
学习资料：《Unity Shader入门精要》第9章
源代码：Github
Unity的渲染路径
设置渲染路径：Edit —— Project Settings —— Player —— Other Settings —— Rendering Path，默认前向渲染
摄像机的渲染路径也可以单独设置，会覆盖全局设置
Tags {"LightMode" = "ForwardBase"}
Tag | 描述 |
Always | 渲染，但不计算任何光照 |
ForwardBase | 前向渲染，计算环境光、最重要的平行光、逐顶点光源和Lightmaps |
ForwardAdd | 前向渲染，计算额外的逐像素光源，每个Pass对应一个光源 |
Deferred | 延迟渲染，渲染G-buffer |
前向渲染
每个几何对象都要迭代场景中的所有灯光
处理光照的方式：逐顶点、逐像素、球谐函数（Spherical Harmonics）
根据光源的重要性（距离物体的远近、光源强度等）进行排序
判断规则：
- 最亮的平行光是逐像素的
- Render Mode被设置成Not Important的光源，会逐顶点或SH
- Render Mode被设置成Important的光源，会逐像素
Base Pass：只执行一次
Additional Pass：每个额外逐像素光源各执行一次
内置光照变量
内置光照函数
延迟渲染
第一个Pass：不进行任何光照计算，只计算哪些片元是可见的，把可见片元的相关信息存到G-buffer中
第二个Pass：使用G-buffer的各个片元信息进行光照计算
G缓冲包含的渲染纹理
Unity的光源类型
- 平行光
- 点光源
- 聚光
计算光源的衰减
使用衰减纹理：得到光源空间下的坐标，对衰减纹理进行采样，得到衰减值
Unity的阴影
阴影实现原理
Shadow Map
把摄像机位置与光源重合，场景中该光源的阴影区域也就是摄像机看不到的地方
Shadow Map本质上是一张深度图，记录了从该光源的位置出发，能看到的场景中距离它最近的表面位置（深度信息），Shadow Map是针对某个光源而言的
LightMode标签为ShadowCaster的Pass用来计算光源的阴影映射纹理
向其它物体投射阴影时，需要用到这个步骤
屏幕空间的阴影映射
先调用LightMode标签为ShadowCaster的Pass计算光源的阴影映射纹理和摄像机的深度纹理，得到屏幕空间的阴影图
如果摄像机的深度图中记录的表面深度大于阴影映射纹理中的深度值，说明该表面是可见的，但是处于该光源的阴影中
总结
- 物体投射阴影：把该物体加到光源的阴影映射纹理计算中
- 物体接收阴影：在Shader中对阴影映射纹理进行采样，采样结果和光照结果相乘
不透明物体的阴影
投射阴影
- 物体投射阴影：Mesh Renderer —— Cast Shadows On
- 物体接收阴影：Mesh Renderer —— Receive Shadows On
Fallback的VertexLit会回调到有ShadowCaster的Pass
接收阴影
// 宏文件
#include "AutoLight.cginc"
// 常用宏
// 声明一个用于对阴影纹理采样的坐标
SHADOW_COORDS(idx1)
// 计算阴影纹理坐标
TRANSFER_SHADOW(o)
// 计算阴影值
SHADOW_ATTENUATION(i)帧调试器查看阴影绘制过程
- 更新摄像机的深度纹理
- 渲染得到平行光的阴影映射纹理
- 根据深度纹理和阴影映射纹理得到屏幕空间的阴影图
- 绘制渲染结果
