U3D光源烘培光照贴图和light probes_lmuv

注意可能会犯的错误：

1）.确保模型的UV值为0-1之间（需要在import settings->model面板下勾选generate lightmap uvs复选框，单击apply按钮）。

2）.注意可能会犯的错误：只有静态物体才会被传递到beast进行烘培，烘培的照明和阴影都一样，所以如果要让有某物体A的阴影投射到动态物体是上，那么记得将A设置为静态物体。

如果要让运动物体产生投射到其它物体上的阴影，那么可以增加实时光照（可以调节光照强度和阴影强度），来照明所有的物体， unity可以混合lightmaps，lightprobes照明(不包含lightmaps)和实时光照阴影的 。因此制作时候布置好bakeonly, realtime only的灯光，再进行烘培，然后将动态物体在场景中移动即可。

一、光源：

方向光源是最不消耗GPU资源的。点光源的阴影较消耗GPU资源。聚光灯是较消耗GPU资源的。

Area light区域光源无法用于实时光照，只适用于光照贴图烘培。

Cookie如果是平行光或聚光灯 那么可以是2D的纹理遮罩贴图，如果是点光源那么cookie要是cubemap texture立方体纹理。

只有 平行光在forward/Vertexlit渲染模式下支持阴影，其它光源类型在player setting中设置Rendering path 为deferred模式下（4.x版本非移动平台才支持）才能支持阴影。

灯光可以设置render mode important, culling mask设置， lightmapping 光照贴图（如果是bake only灯光只用在烘培中使用，realtimeonly灯光仅实时光照使用, 所以烘培下实时照明的灯光不会进行烘培照明，实时下烘培的灯光也不会进行实时照明）。

光源颜色调节：红黄色是偏暖的下午色，shadow type是设置阴影，

光照light probe和烘培见：

http://blog.csdn.net/qq617119142/article/details/41674755

二、光照贴图：

光照贴图技术是用来增加静态物体光照效果的技术（使用的是autodesk的beast插件），不能用来实时的处理动态光照（动态光照需要用light probe或实时光照实现）。

确保模型的UV值为0-1之间（需要在import settings->model面板下勾选generate lightmap uvs复选框，单击apply按钮），是烘培的坑，遇到多查询下，多看下文档。否则将无法对该模型进行烘培。

lightmapping窗口：

选中 Object页签可以选择每个物体，对每个物体进行烘培的参数设置。

Bake页签是烘培方式（Single Lightmaps是简单的静态光照阴影，不能表示表面凹凸即不会考虑Bump/SpecShader类型的材质（需要表现可以使用Dual lightmaps技术不过需要摄像机指定渲染路径为deferredLighting），也不能表示动态物体的光影可以用probes解决），光照贴图质量，天空光颜色，强度，LOD高模到低模计算光照贴图，光照贴图分辨率，不同物体的烘培图的间距。

Maps页签可指定probes group的引用，光照贴图个数，贴图纹理压缩启用。

烘培时候light probes也会被烘培，在unity4.0后不再需要切换平台再烘培。Bake scene按钮有下拉按钮可以选择Bake Selected对修改的部分进行烘培提高烘培效率, Bake Probes。

三、烘培结果：

1.烘培在Single Light maps情况下：

unity是根据上述设置，将场景物体和光照设置，传递给beast烘培引擎，进行烘培计算，然后输出给unity使用。烘培结果后，使用相同的场景，进行了烘培的静态物体不再使用实时灯光照明，故着色不会重叠； 动态物体，还是会受到realtime only和auto类型的灯光照明。

以下是静态烘培过的物体在不同的渲染路径下，会有不同的实时光照着色表现：

在摄像机渲染路径为VetexLit下： 使用光照贴图后，静态物体的渲染，将会使用从一个lightmapping贴图中读取烘培的光照颜色，不使用实时光照。PC上走的是另外的VertexLMRGBM的渲染pass（或XXXLMRGBM）, 移动下走的是VertexLM的pass（或XXXLM）。

在摄像机渲染路径为Forward下： 使用unity的默认材质的烘培过的静态物体，会继续受到realtime only的Pixel光源的照明，要改变这个情况光源修改为auto或非pixel即可。Forward路径下自定义的烘培可以在basePass中应用光照贴图（因为addtion会执行多次），在addpass中计算实时的pixel光照。

在摄像机渲染路径为Deferred下：表现和Forward一致，且打开阴影选项下，移动实时光源，所有静态和非静态物体都会投射阴影。

凹凸贴图（是对法线贴图进行扰动的灰度图，以表现更好的凹凸效果）在单光照贴图下，烘培会导致凹凸贴图丢失了，但是新版的应该不会。即使丢失了也可以通过烘培Directional lightmaps贴图而不是single lightmaps贴图，方向光照贴图会输出一个光照贴图和一个scale贴图，保存的是光照信息。

自定义shader,支持对烘培过的物体进行额外的光照着色示例：

Shader "Tut/Lighting/LightMapping/Lab_1/VertexLMRGBM" {

Properties {

_MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" {}

_Color ("Base Color", Color) =(1,1,1,1)

}

SubShader {

// 没有使用烘培，静态物体会走这里的pass，需要实时光照计算。

pass{

Tags{ "LightMode"="Vertex"}

CGPROGRAM

#pragma vertex vert

#pragma fragment frag

#include "UnityCG.cginc"

#include "Lighting.cginc"

uniform float4 _Color;

struct vertOut{

float4 pos:SV_POSITION;

float4 color:COLOR;

};

vertOut vert(appdata_base v)

{

float3 c=ShadeVertexLights(v.vertex,v.normal);

vertOut o;

o.pos=mul(UNITY_MATRIX_MVP,v.vertex);

o.color=_Color*float4(c,1);

return o;

}

float4 frag(vertOut i):COLOR

{

return i.color;

}

ENDCG

}//end pass

// 使用了烘培的静态物体，渲染使用下面的pass，这里不需要实时光照计算(如果自己硬要加上去也可以的），但是需要DecodeLightmap 得到烘培颜色附加到物体上。

Pass {

// Blend One Zero

Tags{"LightMode"="VertexLMRGBM"}

CGPROGRAM

#pragma vertex vert

#pragma fragment frag

#include "UnityCG.cginc"

sampler2D _MainTex;

float4 _MainTex_ST;

sampler2D unity_Lightmap;

float4 unity_LightmapST;

struct appdata {

float4 vertex : POSITION;

float2 texcoord : TEXCOORD0;

float2 texcoord1: TEXCOORD1;

};

struct v2f {

float4 pos : SV_POSITION;

float2 txuv : TEXCOORD0;

float2 lmuv : TEXCOORD1;

};

v2f vert (appdata v) {

v2f o;

o.pos = mul( UNITY_MATRIX_MVP, v.vertex );

o.txuv = TRANSFORM_TEX(v.texcoord.xy,_MainTex);

o.lmuv = v.texcoord1.xy * unity_LightmapST.xy + unity_LightmapST.zw;

return o;

}

half4 frag( v2f i ) : COLOR {

half4 col = tex2D(_MainTex, i.txuv.xy);

half4 lm = tex2D(unity_Lightmap, i.lmuv.xy);

col.rgb = col.rgb * DecodeLightmap(lm);

return col;

}

ENDCG

}

}

}

2.烘培在Dual lightmaps情况下：

GI( Global Illumination)是全局光照, 包括了直接光照和间接光照。

会生成far,near的光照贴图。far包含了直射光和间接光部分，near只包含了间接光。

在工程的Quality setting设置里面调整ShdowDistance，那么物体距离摄像机超过ShdowDistance值的部分将采用far的光照贴图，小于ShdowDistance值的物体将间接光照来自光照贴图，直接光照来自实时光照计算。这样对于近处的物体即可以得到间接光照，可以表现动态光源的变化，例如玩家头顶的电筒。

上述原则只对在摄像机渲染路径为Deferred下生效，在Forward和vertexlit下会直接使用far部分的光照贴图。如果在Forwar下启用也是可以的，就是shader使用surface后添加dualforward关键字，烘培之前选定use in forward rend就可以和deferred一样调整ShdowDistance来支持近处物体的GI加实时照明了。

例如：

Shader "Tut/Lighting/LightMapping/Lab_5/DualForward" {

Properties {

_MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" {}

}

SubShader {

Tags { "RenderType"="Opaque" }

LOD 200

CGPROGRAM

#pragma surface surf Lambert dualforward

sampler2D _MainTex;

struct Input {

float2 uv_MainTex;

};

void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o) {

half4 c = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex);

o.Albedo = c.rgb;

o.Alpha = c.a;

}

ENDCG

}

FallBack "Diffuse"

}

四、Light Probes用预先计算的光照探针颜色对动态物体光照插值:

Light Probes的原理是在 场景空间中放置一些采样点，收集周围的明暗信息，然后对动态对象邻近的几个采样点进行插值运算，并将插值结果作用于动态对象上。插值运算并不会消耗太多的性能，从而实现了动态游戏对象和静态场景的实时融合效果。

1.新建一个空对象，挂载rendering->Light probe group组件，增加采样点用Add probe即可为场景添加probe采样点。正常设置烘培的灯光和场景物体，进行烘培时候可以在lightmapping->maps页签查看 light probe的引用。

2.进行正常的场景烘培操作。

3.在场景中添加物体，对物体的网格材质，选择Use Light Probes，移动该物体，就可以得到动态物体的光照效果。

light Probes 光照探头的布置技巧： 1）在光照变化处多布置探头，不用担心内存和性能开销 2）不要将所有探头布置到一个平面上 3）在运动角色或物体到达处布置探头，非达到处不用布置探头。

通过代码改变探针强度示例(一般不需要,移动物体就行，除非实时改变天气)， 代码也可以改变物体绑定的探针的位置（通过render组件下的anchored overide属性，一般不需要）：

using UnityEngine;

using System.Collections;

using System;

//[ExecuteInEditMode]

public class _LightProbe_Lab_1 : MonoBehaviour {

public Transform actor;

public float posx;

public float factor;

public Rect[] rects;

public string[] labels;

public Rect[] rectL;

public GUISkin skin;

//

public float[] m_BaseCoefficients;

public float[] m_Coefficients;

// Use this for initialization

void Start () {

// 一般拷贝一份原始的，避免修改了得不到原始烘培的probe coefficients数据。

m_BaseCoefficients = new float[LightmapSettings.lightProbes.coefficients.Length];

Array.Copy(LightmapSettings.lightProbes.coefficients, m_BaseCoefficients, LightmapSettings.lightProbes.coefficients.Length);

m_Coefficients = new float[LightmapSettings.lightProbes.coefficients.Length];

}

// Update is called once per frame

void Update () {

actor.position = new Vector3(posx, actor.position.y, actor.position.z);

for (int i=0;i<m_BaseCoefficients.Length;i++)

{

m_Coefficients[i] = m_BaseCoefficients[i] *factor;

}

LightmapSettings.lightProbes.coefficients = m_Coefficients;

/*也可以改变某个通道：

for (int i = 0; i < m_BaseCoefficients.Length/3; i++)

{

m_Coefficients[i*3] = m_BaseCoefficients[i*3] * factor1;

m_Coefficients[i*3+1] = m_BaseCoefficients[i*3+1] * factor2;

m_Coefficients[i*3 + 2] = m_BaseCoefficients[i*3 + 2] * factor3;

}

LightmapSettings.lightProbes.coefficients = m_Coefficients;

*/

}

void OnGUI()

{

GUI.skin = skin;

for (int i = 0; i < rectL.Length; i++)

{

GUI.Label(rectL[i], labels[i]);

}

posx = GUI.HorizontalSlider(rects[0], posx, -4.2f, 4.2f);

factor = GUI.HorizontalSlider(rects[1], factor, 0f, 2f);

}

}

//探针光照着色，可以使用ShadeSH9 在CPU中将探针数据插值好传递好GPU中（应该是Unity引擎内的存储变量如unity_SHAr等），Shader都是CPU加载，引擎处理后再Load指令到GPU端的。

Shader "Tut/Lighting/LightProbes/Lab_8/adjustableSHSurf" {

Properties {

_MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" {}

_SHfactor("SH factor",float)=1.0

}

SubShader {

Tags { "RenderType"="Opaque" }

LOD 200

CGPROGRAM

#pragma surface surf Lambert noambient vertex:vert

sampler2D _MainTex;

float _SHfactor;

struct Input {

float2 uv_MainTex;

float3 shLight;

};

void vert (inout appdata_full v, out Input o) {

float3 worldN = mul (_Object2World,float4( SCALED_NORMAL,0)).xyz;

o.shLight = ShadeSH9 (float4 (worldN, 1.0));

o.uv_MainTex=v.texcoord.xy;

}

void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o) {

half4 c = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex);

o.Albedo = c.rgb;

o.Emission=o.Albedo*IN.shLight*_SHfactor;

o.Alpha = c.a;

}

ENDCG

}

FallBack "Diffuse"

}

// normal should be normalized, w=1.0

half3 ShadeSH9 (half4 normal)

{

half3 x1, x2, x3;

// Linear + constant polynomial terms

x1.r = dot(unity_SHAr,normal);

x1.g = dot(unity_SHAg,normal);

x1.b = dot(unity_SHAb,normal);

// 4 of the quadratic polynomials

half4 vB = normal.xyzz * normal.yzzx;

x2.r = dot(unity_SHBr,vB);

x2.g = dot(unity_SHBg,vB);

x2.b = dot(unity_SHBb,vB);

// Final quadratic polynomial

float vC = normal.x*normal.x - normal.y*normal.y;

x3 = unity_SHC.rgb * vC;

return x1 + x2 + x3;

}

五、烘培的性能优化

在Baked选项卡下修改resolution可以减少输出lightmapping的大小，通过修改某静态物体的Scale in Lightmap也可以减少lightmapping大小。而且要对输出的Lightmapping选择compress以减少大小。