什么是渲染路径（rendering path）

  • 渲染路径决定了光照是如何应用到unityshader中。

  • 一般一个项目只使用一种渲染路径：

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    open Editor

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    关闭use defaults即可设置

  • 设置多个渲染路径

    可以在不同相机中设置不同的渲染路径

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  • 如果显卡不支持，unity会自动降一级渲染路径

  • 标签名 描述
    Always 不管使用哪种路径，该pass总是会被渲染，但不会计算光照
    ForwardBase 用于向前渲染，会计算环境光，最重要的平行光，逐顶点/SH光源和Lightmaps
    ForwardAdd 向前渲染，会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
    ShadowCaster 把物体的深度信息渲染到阴影纹理映射（shadowmap）或一张深度纹理中
    PrepassBase 遗留的延迟渲染，会渲染法线和高光反射的指数部分
    PrepassFinal 遗留的延迟渲染，通过合并纹理，光照，自发光来渲染最后得到的颜色
    Vertex,VertexLMRGBM,VertexLM 遗留的顶点照明渲染

向前渲染路径（Foward Rendering Path）

1
2
3
Pass{
	Tags{"LightMode"="ForwardBase"|"ForwardAdd"}
}

渲染对象的渲染图元并计算两个缓冲区

  • 颜色缓冲区
  • 深度缓冲区：决定是否可见
  • 对于每个逐像素光照都需要单独计算pass,当物体受到多个逐像素光照时，就要计算多个pass,N(物体数量)*M（逐像素光照）
  • 三种处理光照的方式：逐顶点处理，逐像素处理，球谐函数（SH）处理

unity渲染优先级

  • 最亮的平行光按照逐像素处理

  • 渲染模式为Not Important的使用逐顶点和SH渲染。

  • Important使用逐像素

  • 在以上规则后逐像素光源数量小于Quailty Setting 中的Pixel Light Count,则会有更多光源以逐像素处理

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两种pass的标签和渲染设置以及常规光照计算

  • #pragma multi_compile_fwdbase
#pragma multi_compile_fwdadd
只有为两个pass使用这两个编译指令，才可以在pass中得到正确的光照变量，比如光照衰减值。

  • Base Pass可实现的光照效果：光照纹理，环境光，自发光，阴影（平行光阴影）

  • Add Pass默认没有阴影，可以使用#pragma multi_compile_fwdadd_fullshadows为点光源和聚光灯开启阴影。

  • Add Pass中需要开启混合模式，否则会覆盖,一般选择Blend One One

内置的光照变量和函数

向前渲染可以使用的内置光照变量

名称 类型 描述
_LightColor0 float4 逐像素光源颜色
_WorldSpaceLightPos0 float4 _WorldSpaceLightPos0.xyz是光源位置，如果是平行光,_WorldSpaceLightPos0.w为0,否则为1
_LightMatrix0 float4x4 世界空间到光源空间的变换矩阵，可以用于采样cookie和光强衰减纹理
unity_4LightPosX0,unity_4LightPosY0,unity_4LightPosZ0, float4 仅用于base pass，前4个非重要点光源在世界空间的位置
unity_4LightAtten0 float4 仅用于base pass，前4个非重要点光源的衰减因子
unity_LightColor half4[4] 仅用于base pass，前4个非重要点光源的颜色

向前渲染的内置光照函数

函数名 描述
float3 WorldSpaceLightDir(float4 v) 仅向前渲染，输入模型空间的顶点位置，返回世界空间中 点到光源的方向，未归一
float3 UnityWorldSpaceLightDir(float4 v) 仅向前渲染，输入世界空间的顶点位置，返回世界空间中 点到光源的方向，未归一
float3 ObjSpaceLightDir(float4 v) 仅向前渲染，输入模型空间的顶点位置，返回模型空间中 点到光源的方向，未归一
float3 Shade4PointLights(…) 仅向前渲染,计算4个点光源的光照。

延迟渲染路径（Deferred Rendering Path）

unity 5.0后新的延迟渲染替代旧的延迟渲染

原理：包含两个pass

第一个pass：只执行一次，不进行光照计算，仅计算可见性，通过深度缓冲技术实现。如果可见，则将各类信息存入G缓冲当中。

第二个pass利用G缓冲的信息，进行真正的光照。

延迟渲染的效率不依赖场景的复杂度，而是与屏幕空间的大小有关。

unity中的延迟渲染

适合场景光源较多的情况，如果使用向前渲染会造成性能瓶颈。

每个光源都可以当做逐像素处理。

缺点：

  • 不支持真正的抗锯齿
  • 不能处理半透明
  • 对显卡有要求：支持MRT,Shader Mode3.0以上，深度渲染纹理和双面模板缓冲。

默认的G缓冲区包含

  • RT0,格式为ARGB32,RGB用于存储漫反射颜色，A通道未利用
  • RT1,格式为ARGB32,RGB用于存储高光反射颜色，A通道存放高光反射指数
  • RT2,格式为ARGB2101010,RGB存放法线，A未利用
  • RT3,格式为ARGB32（非HDR）或ARGBHalf(HDR)，用于存储自发光+lightmap+反射探针
  • 深度缓冲和模板缓冲

可使用的内置变量

名称 格式 描述
_LightColor float4 光源颜色
_LightMatrix0 float4x4 世界空间到光源空间的变换矩阵，用于采样cookie和光照衰减纹理

顶点照明路径（Vertex Lit Rendering Path）

unity 5.0后被抛弃

配置要求最少，性能最高，效果最差。P185