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[游戏开发]21.11.29 《Unity 2018 Shaders and Effects Cookbook》笔记Chapter5

5.Physically-Based Rendering

  1. Unity实现PBR的两种方式
    1. 使用新的光照模型(标准材质Standard、Standard(Specular setup)),强制执行物理学原理(能量守恒(energy conservation)、微表面散射(microsuface scattering)、菲涅尔反射(fresnel reflectance)、表面遮挡(surface occlusion))等
    2. 全局光源(global illumination/GL),模拟基于物理的光线传输(transport)
  2. PBR Shader (Standard材质)
    1. smoothness光滑度 = 1 - roughness粗糙度,金属度贴图的alpha通道用来储存smoothness信息,没有直接存roughness的地方
    2. metallic金属度值只存在红色通道中,忽略绿色和蓝色通道,1代表纯金属,0代表其它颜色,灰色用于脏迹、风化、磨损、锈迹、刮花的油漆等地方
    3. 纯金属材质拥有深色的漫反射颜色以及albedo提供的镜面反射颜色;非金属漫反射颜色由albedo贴图提供,镜面反射来源于入射光
  3. PBR材质的透明效果(Standard材质),在rendering mode中选择三种方式
    1. Transparent,透明度的大小由Albedo color或Albedo map的alpha值决定;包含了PBR的所有效果(镜面高光、菲涅尔反射),当alpha值为0时仍会有附加效果;材料的Metallic和smoothness值会影响透明效果,比如镜子材质,设置alpha为0,但是它反射所有入射光,所以看起来不透明;常用于窗户、镜子、宝石、耳机
    2. Fade,透明度的大小由Albedo color或Albedo map的alpha值决定;镜面反射及菲涅尔反射和折射会随着Alpha的值一起减弱,当alpha为0时物体会完全消失;常用于全息图、激光、人造光、幽灵、粒子效果
    3. cutout,大于Alpha cutout值则显示,小于等于则隐藏;cutout不允许看到物体的背面
  4. 制作镜子效果
    1. 光照模型只会考虑光源,不会考虑从其它表面反射的光;使用GL来实现此效果
    2. 创建Quad,设置为standard材质,调整金属和光滑度为1;创建反射探针 Light-Reflection Probe,放置在quad前面,设置分辨率2048、类型Realtime,刷新模式Everyframe;勾选Box Projection并设置size可以改变镜像大小,如镜子设置为1(看起来真实,而默认的效果中镜像会更大
    3. 原理:反射探针提供了立方体贴图(cube map),standard材质会自动使用它们;Realtime会每帧计算,带来额外开销,设为Baked并设置static可以在游戏开始前计算,baked探针可以提供极高质量的反射
  5. light baking
    1. 渲染光照极度耗时(精确计算光路需要数个小时),实时渲染中,大部分计算事先在光照烘焙(light baking)中完成
    2. 步骤1:配置静态物体;将所有不会改变位置、大小和材质的物体设为static;如果光源是静态的,但是照亮了非静态物体,需设置mode为mixd,如果仅影响静态物体,设为baked
    3. 步骤2:配置光照探针;当移动物体进入一个被照亮的静态区域时,可能需要用光照探针包围它;创建Light - Light Probe Group,出现八个小球,移动它们直至包围静态区域;对于移动的物体,选择他们的mesh render,保证Light Probe选项不为Off
    4. 步骤3:确保光源的mode选项为Baked,点击lighting设置面板中的generate lighting按钮(还有个auto选项,一般关闭)
  6. 总结
    1. 光照烘焙(light baking)就是指计算静态物体的全局光照并保存在光照贴图(lightmap)中的过程,由于每一个静态纹理的表面都进行了重新处理(retextured),会增加游戏大小并消耗大量纹理内存
    2. 光照烘焙对移动物体不起作用(实时的光照烘焙是不可能的,所以用到替代方案光照探针);光照探针在空间的某个特定点对全局光源进行采样,在特定体积内进行插值(所以需要构成一个封闭的体积才能工作);光照探针也是会大量消耗内存的
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加:2021-12-01 18:01:41  更:2021-12-01 18:02:59 
 
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