Unity Bakery丢失光照贴图

Reference：

• 冯乐乐《UnityShader入门精要》

光照在渲染中是很重要的一个环节，多数情况下，物体渲染的真实程度与光照有很大的关系。

在光学中，使用辐照度（irradiance）来量化光。光线从光源发射出来之后与物体相交会产生两种结果：散射（只改变光的方向，不改变光的密度与颜色，可分为折射或反射）或吸收。

一些与光照模型相关的向量：
观测方向（viewer direction）：着色点往相机连线方向，通常记作v
表面法线方向（surface normal）：在着色点上垂直于表面的方向，称作表面法线方向，通常记作n。
光线方向（light direction）：着色点往光源连线方向，通常记作I

（一）光照类型

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• 漫反射：光线打到物体上均匀地向四周反射，由于漫反射为均匀反射，因此与观测方向无关，只与光线方向和表面法线方向间的夹角有光。根据兰伯特的余弦定律，物体接收光的“多少”和单位面积下物体表面法线方向与光照方向间夹角的余弦值相关。

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• 漫反射的光照衰减：intensity（衰减值）光线在传播过程中，只考虑单位面积下，物体所能接收的能量与光线传播距离的平方成反比。

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• 高光反射：光的反射方向接近于镜面反射，其衰减程度取决于观察方向与反射方向的夹角。根据不同的模型(这里指Phong模型与Blinn-Phong模型，下面会讲到)，高光反射的计算有些许不同，但高光反射的主要影响因素为物体表面法线方向、观测方向以及光线方向。
• 环境光：物体接收来自环境反射而来的光，通常假设它们强度相同。环境光与直接光照方向、观测方向以及物体表面法线方向无关，因此环境光通常为一个常数。

• 自发光：光线直接由光源进入相机而不经过任何反射，通常自发光表面不会照亮其他表面。

（二）基本光照模型

标准的光照模型通常被分为四个部分：自发光、环境光、漫反射以及高光反射。常见的光照模型有Phong反射模型与Blinn-Phong反射模型，而Phong模型与Blinn-Phong模型间的差别在于对高光反射的计算上。

Blinn-Phong反射模型（环境光+漫反射+高光反射）：

• 环境光：环境光通常被视作常量。
• 漫反射：漫反射满足兰伯特定律，因此利用兰伯特定律可以对漫反射进行计算。
  
  由于余弦值可能取到0，而由于取小于0的值无物理意义，因此截取为0。

漫反射还可以利用半兰伯特模型进行计算，半兰伯特模型通过将整体的区间乘以0.5再加上0.5，使的最终的光照计算结果区间永远为在[0,1]之间。

• 高光反射：
  
  Blinn-Phong模型引入了半角（光源方向与视线方向相加并归一化）的概念，计算半角向量与法线向量间的夹角，而Phong模型为直接计算反射方向与视线夹角，二者的效果区别不大，但Phong模型的消耗更大。

余弦指数的作用：由于高光通常集中于一个较小的点上，而单纯的余弦值具有较大的容忍度，因此对齐其通过指数的形式来控制其高光聚焦的大小。下图比较了余弦指数在1、2、8以及64之间的关系不同曲线关系。在Blinn-Phong模型中，指数通常范围在100-200。

下图可以看到在取不同指数时高光焦点的区别：

因此Blinn-Phong反射模型有如下表示：

（三）渲染路径

Unity渲染路径

（四） 可用内置光照变量（名称-类型：描述）：

• _LightColor0-float4：该pass处理的逐像素光源的颜色
• _WorldSpaceLightPos0-float4：_WorldSpaceLightPos0.xyz是该Pass处理的逐像素光源的位置，若该光源是平行光，则_WorldSpaceLightPos0.w是0，其他光源类型的w值为1。
• _LightMatrix0-float4：从世界空间到光源空间的变换矩阵，可以用于采样cookie和光强衰减（attenuation）纹理
• unity_4LightPosX0, unity_4LightPosY0, unity_4LightPosZ0-float4：仅用于Base Pass,前4个非重要的点光源在世界空间中的位置
• unity_4LightAtten0-float4：仅用于Bass Pass，存储了前4个非重要的点光源的衰减因子
• unity_LightColor-half4[4]：仅用于Bass Pass,存储了前4个非重要的点光源的颜色

（五）内置光照函数（函数名：描述）

• float3 WorldSpaceLightDir(float4 v)：仅用于前向渲染中，输入一个模型空间中的顶点位置，返回世界空间中从该点到光源的光照方向。内部实现使用了UnityWorldSpaceLightDir函数，没有被归一化
• float3 UnityWorldSpaceLightDir(float4 v)：仅用于前向渲染中，输入一个世界中的顶点位置，返回世界空间中从该点到光源的光照方向，没有被归一化
• float3 ObjSpaceLightDir(float4 v)：输入一个模型空间中的顶点位置，返回世界空间中从该点到光源的光照方向。没有被归一化
• float3 Shade4PointLights(…)：计算四个点光源的光照，它的参数是已经打包进矢量的光照数据，如unity_4LightPosX0,unity_4LightPosY0, unity_4LightPosZ0，unity_LightColor,unity_4LightAtten0等，前向渲染通常使用这个函数计算逐顶点光照