Unity3D 延迟光照技术(Deferred Lighting)详解

游戏程序猿IP属地: 湖北
字数 1,538

在实时渲染中,光照计算是一个非常重要的环节。传统的前向渲染(Forward Rendering)在处理大量光源时,性能开销较大,尤其是在复杂场景中,每个物体都需要对所有光源进行计算。为了解决这个问题,延迟光照(Deferred Lighting)技术应运而生。延迟光照通过将光照计算延迟到屏幕空间,显著提高了渲染效率,特别是在处理大量光源时。

对惹,这里有一个游戏开发交流小组,大家可以点击进来一起交流一下开发经验呀!

本文将详细介绍Unity3D中的延迟光照技术,包括其工作原理、优缺点以及代码实现。

2. 延迟光照技术概述

2.1 什么是延迟光照?

延迟光照是一种渲染技术,它将光照计算从几何处理阶段延迟到屏幕空间。具体来说,延迟光照分为两个主要阶段:

几何处理阶段(Geometry Pass):在这个阶段,场景中的几何信息(如位置、法线、材质属性等)被渲染到多个屏幕空间的缓冲区(G-Buffer)中。

光照处理阶段(Lighting Pass):在这个阶段,使用G-Buffer中的信息,对每个像素进行光照计算。

2.2 延迟光照的优点

高效处理大量光源:由于光照计算是在屏幕空间进行的,每个像素只需要计算影响它的光源,而不是场景中的所有光源。

灵活的光照模型:可以在光照处理阶段使用复杂的光照模型,而不需要修改几何处理阶段的代码。

减少过度绘制:只有在最终屏幕上可见的像素才会进行光照计算,减少了不必要的计算。

2.3 延迟光照的缺点

内存开销:G-Buffer需要存储大量的信息,因此会占用较多的显存。

透明物体处理困难:延迟光照难以处理透明物体,通常需要额外的渲染通道。

抗锯齿问题:延迟光照与传统的MSAA(多重采样抗锯齿)不兼容,需要使用其他抗锯齿技术,如FXAATAA

3. Unity3D中的延迟光照实现

Unity3D内置了对延迟光照的支持,开发者可以通过简单的设置启用延迟光照。下面我们将详细介绍如何在Unity3D中实现延迟光照。

3.1 启用延迟光照

在Unity3D中,延迟光照是通过渲染路径(Rendering Path)来控制的。要启用延迟光照,需要将摄像机的渲染路径设置为“Deferred”。

using UnityEngine;

public class SetDeferredRendering : MonoBehaviour

{

    void Start()

    {

        Camera.main.renderingPath = RenderingPath.DeferredShading;

    }

}

3.2 G-Buffer的组成

在延迟光照中,G-Buffer通常包含以下几个缓冲区:

深度缓冲区(Depth Buffer):存储每个像素的深度信息。

法线缓冲区(Normal Buffer):存储每个像素的法线信息。

漫反射颜色缓冲区(Albedo Buffer):存储每个像素的漫反射颜色。

高光缓冲区(Specular Buffer):存储每个像素的高光强度和粗糙度。

3.3 自定义延迟光照Shader

Unity3D允许开发者自定义延迟光照的Shader。下面是一个简单的延迟光照Shader示例:

Shader "Custom/DeferredLighting"

{

    SubShader

    {

        Tags { "RenderType"="Opaque" }

        Pass

        {

            ZWrite On

            ZTest LEqual

            ColorMask RGB

            Blend One One

            CGPROGRAM

            #pragma vertex vert

            #pragma fragment frag

            #include "UnityCG.cginc"

            struct appdata

            {

                float4 vertex : POSITION;

                float3 normal : NORMAL;

            };

            struct v2f

            {

                float4 pos : SV_POSITION;

                float3 worldPos : TEXCOORD0;

                float3 worldNormal : TEXCOORD1;

            };

            v2f vert(appdata v)

            {

                v2f o;

                o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);

                o.worldPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex).xyz;

                o.worldNormal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal);

                return o;

            }

            fixed4 frag(v2f i) : SV_Target

            {

                float3 worldNormal = normalize(i.worldNormal);

                float3 lightDir = normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz);

                float diff = max(0, dot(worldNormal, lightDir));

                float3 diffuse = diff * _LightColor0.rgb;

                return float4(diffuse, 1);

            }

            ENDCG

        }

    }

}

3.4 光照处理

在光照处理阶段,Unity3D会自动处理每个光源的光照计算。开发者可以通过编写自定义的光照Shader来扩展或修改光照模型。

Shader "Custom/DeferredLightingLight"

{

    SubShader

    {

        Tags { "RenderType"="Opaque" }

        Pass

        {

            ZWrite Off

            ZTest LEqual

            ColorMask RGB

            Blend One One

            CGPROGRAM

            #pragma vertex vert

            #pragma fragment frag

            #include "UnityCG.cginc"

            struct appdata

            {

                float4 vertex : POSITION;

            };

            struct v2f

            {

                float4 pos : SV_POSITION;

                float3 worldPos : TEXCOORD0;

            };

            v2f vert(appdata v)

            {

                v2f o;

                o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);

                o.worldPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex).xyz;

                return o;

            }

            fixed4 frag(v2f i) : SV_Target

            {

                float3 lightDir = normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz - i.worldPos);

                float atten = 1.0 / length(_WorldSpaceLightPos0.xyz - i.worldPos);

                float3 lightColor = _LightColor0.rgb * atten;

                return float4(lightColor, 1);

            }

            ENDCG

        }

    }

}

4. 总结

延迟光照技术通过将光照计算延迟到屏幕空间,显著提高了渲染效率,特别是在处理大量光源时。Unity3D内置了对延迟光照的支持,开发者可以通过简单的设置启用延迟光照,并通过自定义Shader来扩展或修改光照模型。

尽管延迟光照有一些缺点,如内存开销和透明物体处理困难,但在大多数情况下,它仍然是处理复杂光照场景的首选技术。希望本文能帮助你更好地理解Unity3D中的延迟光照技术,并在实际项目中应用它。

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
平台声明:文章内容(如有图片或视频亦包括在内)由作者上传并发布,文章内容仅代表作者本人观点,简书系信息发布平台,仅提供信息存储服务。
0人点赞
总资产18共写了26.6W字获得160个赞共132个粉丝
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 228,702评论 6 534
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 98,615评论 3 419
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 176,606评论 0 376
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 63,044评论 1 314
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 71,826评论 6 410
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 55,227评论 1 324
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 43,307评论 3 442
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 42,447评论 0 289
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 48,992评论 1 335
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 40,807评论 3 355
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 43,001评论 1 370
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 38,550评论 5 361
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 44,243评论 3 347
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 34,667评论 0 26
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 35,930评论 1 287
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 51,709评论 3 393
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 47,996评论 2 374

推荐阅读更多精彩内容