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Unity Shader学习6:多盏平行光+点光源 ( 逐像素 ) 前向渲染 (Built-In)

 0 、分析

在前向渲染中,对于逐像素光源来说,①ForwardBase中只计算一个平行光,其他的光都是在FowardAdd中计算的,所以为了能够渲染出其他的光照,需要在第二个Pass中再来一遍光照计算。

而有所区别的操作是,②FowardAdd的Pass要能够针对 不同类型的光源 做出不同的计算方法,因为在这个pass中要处理的就不仅仅是一个平行光了,各种灯光都有可能。
虽然所有光在本质上照亮的原理都是一样的,但由于他们的 形式 有点不同,从宏观来看 参数会有所不同,例如平行光是没有衰减的,放置在不同位置也是没有区别的,而点光源恰恰相反,光亮与光源的位置关系是紧密挂钩的。

所以内容分为两个部分,1.  两种光在计算上有何不同,2. 如何利用 变体 来实现不同分支的计算。


一、平行光与点光源的不同

1. 光的方向

形式的区别不再赘述,而在shader中的区别在于:虽然他们的光源数据都是存储在 _WorldSpaceLightPos0 中的,但是一个表示光的方向 而另一个表示光的位置。

对于平行光来说,_WorldSpaceLightPos0.xyz就能表示光的方向(w为0);

对点光源来说,_WorldSpaceLightPos0.xyz表示的是光的位置(w为1),而光的方向需要 再减去物体顶点位置 得到。

2. 光的衰减

对于平行光来说,是没有光的衰减的;

对于点光源来说,光会随着距离衰减,其衰减与 距离平方的倒数 成正相关  [球的表面积公式为4ΠR² ] 

二、着色器变体

着色器变体的分支 结合了静态(#if 宏定义)和动态(if 语句判断)的特点:编译时会先生成多个版本的静态分支,运行时再动态地选择要执行的版本。


三、 核心操作

1. 第一个ForwardBase的pass,获取光照实现PBS

//PBS
UnityLight directLight = (UnityLight)0;
directLight.color = _LightColor0.xyz;
directLight.dir = l;UnityIndirect indirectLight = (UnityIndirect)0;
indirectLight.diffuse = 0;
indirectLight.specular = 0;return UNITY_BRDF_PBS(albedo, _SpecColor, OneMinusReflectivity, _SpecPower, n, e, CreateLight(i), indirectLight );

2. 复制出第二个ForwardAdd的pass

        这里代码的复用我使用了 Unity Shader代码复用的2个方法-CSDN博客 中抽离为cginc的方法。

3. ForwardAdd中创建出两个变体分支    

4. 实现点光源不同的地方

        将获取直接光照的代码封装成一个单独的函数,实现其两个分支的不同算法。

UnityLight CreateLight(v2f i){UnityLight directLight = (UnityLight)0;#if defined(POINT)float3 lightVec = _WorldSpaceLightPos0.xyz - i.posWorld;//光方向#elsefloat3 lightVec = _WorldSpaceLightPos0.xyz ;#endif//float3 att = 1 / (1 + dot(lightVec, lightVec));//光的衰减,和距离平方的倒数成正相关,+1是为了防曝光UNITY_LIGHT_ATTENUATION(att, 0, i.posWorld);directLight.color = _LightColor0.rgb * att;directLight.dir = normalize(lightVec);return directLight;
}

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