Unity3D基础知识之光照系统、渲染管线
一、光照系统
1. 全局光照GI（Global Illumination）
能够计算直接光、间接光、环境光以及反射光的光照系统。通过GI算法可以使渲染出来的光照效果更为真实丰富。
2. 直接光照
从光源直接发出的光，通过Light组件实现。
（1）Directional Light平行光：平行发射光线，可以照射场景里所有物体，用于模拟太阳。
（2）Point Light点光源：在灯光位置上向四周发射光线，可以照射其范围内的所有对象，用于模拟灯泡，图1是Scene面板，图2是Game面板效果显示。
（3）Spot Light聚光灯：在灯光位置上向圆锥区域内发射光线，只有在这个区域内的物体才会受到光线照射，用于模拟探照灯。
（4） Area Light区域光 ：由一个面向一个方向发射光线，只照射该区域内物体，仅烘焙时有效，用在光线较为集中的区域。
- Range范围：光从物体的中心发射的范围。仅适用于点光源和聚光灯。
- Spot Angle聚光角度：灯光的聚光角度。仅适用于聚光灯。
- Color颜色：光线的颜色。
- Intensity强度：光线的明亮程度。
- Culling Mask选择遮蔽层：选择要照射的层Layer。
- Shadow Type阴影类型：Hard硬阴影、Soft软阴影
3. 间接光照
物体表面在接受光照后反射出来的光。
注：只有标记Lightmaping Static的物体才能产生间接反弹光照。
4. 环境光照
作用于场景内所有物体的光照。
Ambient Source环境光源
- Skybox通过天空盒颜色设置环境光照；
- Gradient梯度颜色，Sky天空颜色、Equator地平线颜色、Ground地面颜色；
- Ambient Color纯色
Ambient Intensity环境光强度
Ambient GI环境光GI模式： Realtime实时更新；Backed烘焙，环境光源不会改变选择此项。
5. 反射光照
根据天空盒或立方体贴图计算的作用于所有物体的反射效果。
Reflection Source反射源
Reflection Intensity反射强度
6.烘焙
当场景包含大量的物体时，实时光照和阴影对游戏性能有很大影响。
使用烘焙技术，可以将光线效果预渲染成贴图再作用到物体上模拟光影，从而提升性能。适用于在性能较低的设备上运行的程序。
7.光源侦测Light Probes
由于 LightMapping 只能作用于 static 物体，所以导致运动的物体与场景中的光线无法融合在一起，显得非常不真实。而 Light Probes 组件可以通过 Probe 收集光影信息，然后对运动物体邻近的几个 Probe 进行插值运算，最后将光照作用到物体上。
二、渲染管线
将图形数据在GPU上运算处理，然后输出到屏幕的过程。
Draw Call绘制调用：引擎准备数据并通知GPU的过程，即每帧调用显卡渲染物体的次数。
顶点处理：接收模型顶点数据。
图元装配：组装面：连接相邻的顶点，绘制为三角面。
光栅化：计算三角面上像素，并为后面着色阶段提供合理的插值参数。
像素处理：对每个像素区域进行着色。写入缓存。
缓存： 一个存储像素数据的内存块，有帧缓存与深度缓存。
- 帧缓存：存储每个像素的色彩，即渲染后的图像。帧缓存常常在显存中，显存不断读取并输出到屏幕中。
- Z-buffer深度缓存：存储像素的深度信息，即物体到摄像机的距离。光栅化时便计算各像素的深度值，如果新的深度值比现有值更近，则像素颜色被写到帧缓存，并替换深度缓存。
遮挡剔除：当物体被送进渲染流水线之前，将摄像机视角内看不到的物体进行剔除，从而减少了每帧渲染数据量，提高渲染性能。
多细节层次Levels of Detail：根据物体模型的节点在显示环境中所处的位置和重要度，决定物体渲染的资源分配，降低非重要物体的面数和细节度，从而获得高效率的渲染运算。