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果冻喜之郎

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Unity Shader入门精要——光照衰减

果冻喜之郎 发布时间:2021-09-16 17:01:08 ,浏览量:2

在前向渲染中我们提到Unity使用一张纹理作为查找表来在片元着色器中计算逐像素光照的衰减。这样的好处在于,计算衰减不依赖于数学公式的复杂性,我们只要使用一个参数值去纹理中采样即可。但使用纹理查找来计算衰减也有一些弊端。

●需要预处理得到采样纹理,而且纹理的大小也会影响衰减的精度。 ●不直观,同时也不方便,因此- -旦把数据存储到查找表中,我们就无法使用其他数学公式 来计算衰减。

但由于这种方法可以在一-定程度 上提升性能,而且得到的效果在大部分情况下都是良好的,因此Unity默认就是使用这种纹理查找的方式来计算逐像素的点光源和聚光灯的衰减的。

Unity在内部使用一张名为_LightTexture0 的纹理来计算光源衰减。我们通常只关心_ LightTexture0 对角线上的纹理颜色值,这些值表明了在光源空间中不同位置的点的衰减值。例如,(0, 0)点表明了与光源位置重合的点的衰减值,而(1, 1)点表明了在光源空间中所关心的距离最远的点的衰减。

为了对_LightTexture0纹理采样得到给定点到该光源的衰减值,我们首先需要得到该点在光源空间中的位置,这是通过LightMatrix0 变换矩阵得到的。_ LightMatrix0可以把顶点从世界空间变换到光源空间。因此,我们只需要把_LightMatrix0 和世界空间中的顶点坐标相乘即可得到光源空间中的相应位置:

float3 lightCoord = mul(_ LightMatrix0, float4 (i.worldPosition, 1)) .xyz;

然后,我们可以使用这个坐标的模的平方对衰减纹理进行采样,得到衰减值:

fixed atten = tex2D(_ LightTexture0, dot (lightCoord, lightCoord) . rr) .UNITY_ ATTEN CHANNEL;

可以发现,在上面的代码中,我们使用了光源空间中顶点距离的平方(通过dot函数来得到)来对纹理采样,之所以没有使用距离值来采样是因为这种方法可以避免开方操作。然后,我们使用宏UNITY_ ATTEN_CHANNEL来得到衰减纹理中衰减值所在的分量,以得到最终的衰减值。

数学公式计算线性衰减:

float distance = length(_ WorldSpaceLightPos.xyz -i . worldPosition.xyz) ; atten = 1.0 / distance; // linear attenuation  

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