写给美术看的Unity全局光照详解

　　Unity到2019，GI系统相比已经有了很大改进，可能你会觉得文章已经过时。对于旧知识看法，本人认为还是有重要的学习价值的。如果你熟悉一种技术的发展历程，你会知道技术中的一些细节为什么要这样实现，这是有利于充分掌握这种技术的。

　　好了，不想多说废话了。

　　读完“理论篇”内容，希望你们能够理解GI的核心思想：Light Bounced光线弹射。光线从光源出发，击中物体表面随即反射进摄像机，我们把这一部分照明就做直接照明；若光线在各个表面弹射，最终到达摄像机的部分叫做间接照明。

　　在基于物理渲染的思想中，还需要考虑表面材质对光线的反射率（Albedo）的影响。通俗地理解：即，要考虑光线能量有多少被吸收，导致被反射出去的光线呈现怎样的强度和颜色。表面的反射率（Albedo）一般用RGB表示。

　　实现GI有两种方案Realtime GI和Baked GI，对应的最终实现的形式为Dynamic Lightmap动态光照贴图和Lightmap光照贴图。以下全文将主要围绕：控制Dynamic Lightmap和Lightmap的效果的参数展开。

　　如果对上面的概念还不太清楚，建议先认真看一遍“理论篇”内容会更好。

　　我们对GI的概念有了一个大致的认识后，下面我们要学习的是：Unity 的GI程序到底做了哪些工作，以及我们要如何控制GI程序的。如果有不理解的地方，可以暂且跳过。在烘焙教程章节重点讲解。

　　GI Process

　　在Unity中，烘焙/预计算程序默认是自动处理（Auto Generate）的，也可以手动启动， 在这两种情况下，并不会影响编辑器的其他操作，因为这些过程在后台运行的。为了方便描述，以下全文把烘焙/预计算这个过程统一称作GI程序（GI Process）。

　　当GI程序正在运行时，编辑器右下方将出现一个蓝色的进度条。 根据是否启用了Baked GI或Precomputed Realtime GI，需要完成不同的阶段。 关于当前进程的信息显示在进度条的顶部。

　　进度条显示Unity GI程序的当前状态

　　在上面的例子中，我们可以看到我们处于5/11的进度中，即Clustering阶段，并且仍剩余108个jobs才能够进入下一个阶段6中。各个阶段如下所示：

　　以上阶段从左到右，从上到下一步步执行。 需要注意的是：仅开启Precomputed Realtime GI的话，Baked GI的所有阶段将不会执行。 如果仅开启Baked GI的话，GI程序会执行所有流程（包括Precomputed Realtime GI），这是因为Precomputed Realtime GI阶段的处理并不只是为Realtime GI设计，它构建了间接光照所需要的计算环境。**

　　所以下文中，仅开启Baked GI的情况下，一些专属于Realtime GI的参数依然会生效，就是上述这个原因。

　　如果想要进一步了解GI程序各个阶段做了什么，产生了哪些数据，可查看可视化GI数据内容，会有部分相应的描述。

　　GI参数设置

　　Lighting Window（menu： Window > Lighting > Settings）是Unity全局照明（GI）功能的主要控制面板。通过Lighting窗口，你可以调整GI进程中的各个方面，根据需要来自定义场景或优化质量，性能和存储空间。 这个窗口还包括环境光，雾效、光晕等设置。 Lighting窗口有三个选项卡：Scene、Global maps 、Object maps。我们重点要看的是Scene窗口。

　　Environment

　　环境照明部分包含天空盒（Skybox），环境光（Environment Lighting）和环境反射（Environment Refletions）的设置。

　　Skybox Unity中的Skybox有三个Shader可以选择：

　　其中Procedural是Unity默认的skybox，由程序控制，无法自定义效果，配合Sun Source绑定一个平行光可以实现昼夜变化的天空效果。6 Sided和Cubemap是传统的Skybox做法，Sun Source无效。

　　Environment Lighting 该项控制Ambient Light：为物体提供环境光漫反射光照。颜色来源可以是上面设定的Skybox材质球，可以使固定的颜色或渐变色。具体看“概念篇”内容介绍。

　　Environment Reflections 该项控制主环境反射设置，本质上是一张所有物体都可以使用的Cubemap。

　　环境反射与Ambient Light的区别在于，它提供的是逼真的环境光镜面反射效果，是基于物理的渲染（PBR）中重要的照明效果。

　　Unity提供Refletion Probe技术，用于捕捉周围场景的图像，并将其储存为立方体贴图Cubemap。所以Refletion Probe的内容载体是Cubemap。

　　反射源属性Source可以设定主环境反射的来源。如果Source为skybox，需要烘焙/预计算后才有效果，过程中生成一个Refletion Probe供所有对象使用，并捕捉当前Skybox图像，将其保存为一个Cubemap。若是Custom，需要手动指定一个Cubemap，可以立即看到效果。

　　反射强度Intensity Multiplier：控制主反射源的反射强度。

　　Bounces属性会影响场景中所有Refletion Probe的烘焙效果。如果场景布置了多个交错重叠的Refletion Probe，该属性决定了Refletion Probe捕捉的图像中是否包含其他Refletion Probe的反射。默认是1，则Unity仅考虑初始反射（从反射源属性中指定的天空盒或立方体贴图）。

　　场景Lightmapping Settings

　　通过Lightmapping Setting面板，可以总体地控制场景的GI各项参数。

　　Realtime GI

　　Indirect Resolution间接光分辨率：物体单位表面积占Dynamic Lightmap的像素数量。 增加此值可提高间接光的视觉质量，但也增加了烘烤光照贴图所需的时间。此值对烘焙时间的影响最为严重， 想要快速预览效果可降低此值。默认是2，一般建议户外大场景0.5~1，室内场景2~3。

（编辑：宁德站长网）

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