本篇文章转载自知乎-MusouCrow’BLOG-Unity光照模式的总结

前言

近日在琢磨Demo应该选择怎样的光照模式,遂做了个试验:对比在同一场合下,各种模式的情况。故以此文记录之(版本为2019.2、平台为Standalone、渲染管线为Builtin)。

环境光

环境光(Ambient)严格来说并不是一种光照,它只是单纯的为所有显示元素上色罢了。可以理解为2D游戏便是有个(255, 255, 255)环境光。可于(Window → Rendering → Lighting Settings)下的Environment Lighting进行设置。

环境光

环境光是无论如何都需要的,一般用于决定画面的底色。下图便是用了白色的效果:

白色的环境光

看到上图便能理解我说的「环境光严格来说并不是一种光照」,毕竟连影子都没有,整个画面显得很单薄。但事实上在早期、以及现在一些不依赖光影的游戏是有这种做法的。它们一般会采用类似2D游戏的做法,在素材层面解决各种显示效果问题。对于不依赖光影、强调美术的绝对控制的游戏,使用纯环境光是个方案。

  顺带一提,在Environment Lighting设置下的Gradient与Skybox模式有着不一样的效果,属于更高级的环境光实现。

实时光

 实时光(Realtime)顾名思义,就是每时每刻都在进行的光照。在Light组件的Mode属性设置为Realtime即是。实时光的优缺点很明显,如下:

优点

  • 游戏时可随时改变光照的状态,即刻产生反应
  • 随取随用,无需烘焙
  • 光照效果最好

缺点

  • 在正向渲染(Forward Rendering)下,画面同时出现多个光照时,开销较大
  • 为了节能,某些设备、设置下,光照的数量有限

实时光一般就是开箱即用到的光照,效果如下:

可以看得出,各项消耗指标都比纯环境光要高,而该场景只有三项光照(平行光1个、聚光灯2个)。故一般游戏都不会如此奢侈,会采用各种手段来达到相同的效果。

  而以上却还不是效果的极致,还差个全局光照(Global Illumination)呢。刚才所见的光照只是「直接的光照」罢了,它只会考虑到照到了谁便处理谁,没有从全局的角度去考虑。在开启全局光照后,除了直接光照之外,还会产生物件之间相互反射的间接光照。效果如下:

从画面效果来看变得更为深邃了,墙壁与地板都有了反射后的光渍,而各项指标实际上与局部并无不同(疑似)。使用它的前提是要在上文的Lighting Settings下开启Realtime Global Illumination,并且为静态物件做好Static标记。具体实现细节请自行查阅官方文档,在此不表。

  当然,这并不代表全局光照优于局部光照,就比如有些游戏的画面风格并不喜欢那些全局光照带来的光渍。还是要看想要怎样的美术效果。

烘焙光

烘焙光(Baked)可谓实时光的反面:根据光照信息预先渲染成贴图,最后盖到场景上。这个「根据光照信息预先渲染成贴图」的过程,是为烘焙。而烘焙的类型、算法、设置有着多样化的选择,直接影响烘焙的时长、效果、贴图大小与数量。也因烘焙的特性,只适用于静态物件(标记为Static的对象)。优缺点如下:

优点

  • 部分渲染元素(取决于烘焙类型)没有实时运行的开销
  • 属于全局光照,拥有间接光

缺点

  • 光照属性不能运行时修改
  • 动态物件不受影响
  • 烘焙耗时

烘焙类型主要分三种,效果如下:

  • Subtractive: 全烘焙

  • Shadowmask: 烘焙阴影与间接光

  • Backed Indirect: 只烘焙间接光

可以看到效果是一个比一个好,但性能却是一个比一个耗。并且可以看出,由于烘焙设置的问题,效果是不如实时光的。而通过设置达到最优的话,烘焙时长则又是个问题了,鱼和熊掌不可兼得啊(砸钱便能我全都要)。

  对于Subtractive,只需把Light组件的Mode属性设置为Baked即可。对于其余两种,实际上是一种实时光+烘焙光的混合方案,则需设置为Mixed。由于动态对象不受烘焙光影响的特性,Subtractive下的胶囊仔直接跟纯环境光时一个样了。解决方案有很多种,如采用Mixed方案(静态物件烘焙光、动态物件实时光)、Light Probes等。

  顺带一提,关于Shadowmask,在阴影设置中可调为Distance Shadowmask。如此将取决于阴影距离的设置,在阴影距离内的阴影,将采用实时阴影,距离之外的则是烘焙阴影。也算是一种提升品质的方式吧。

  烘焙光在业界的应用相当广泛,其中Subtractive式烘焙在早期游戏与现代手游可谓家常便饭,妥善使用Light Probes也能达到不俗的效果。

后记

以上只是本人粗略的实验与记录,实际上光照的内容浩如烟海,远非本篇所能涵盖。在光照方面本人也只能算是初学者,有所不对还请海涵,并欢迎指教。


简单在这里做个转载,对于光照系统的总结可以查看Unity官方文档的光照部分

Unity官方也有相关文章与演讲,有空搬过来。