每个物体受多盏灯影响
支持不同的灯光类型
使用灯光cookies
计算顶点灯
引入球协光
本节为渲染得第五节课程。之前的一节主要介绍一盏平行光的使用。本节将会介绍如何使用更多的灯。
本节课程使用unity的版本为5.4.0b21。
上图为使用了多盏灯照亮一个球体的图片。
1包含文件
为了支持多盏灯，我们必须新加一个通道。但是这些通道的代码有重复性，所以为了避免冗余，我们把这些重复的代码单独拎出来，成为一个可被incude的头文件。
unity不提供建头文件的命令，所以必须自己手动建立如MyLighting.cginc形式的头文件。
如下：
这里定义一个包含文件的宏，防止多次被引入。里面的内容为空，后面会逐渐添加公用的代码。
2 第二盏灯
我们的第二盏灯也是一个平行光。我们复制上节的平行光，然后调整旋转、强度、颜色，使其区别于第一盏灯，unity会根据强度来决定哪个是主灯。
单独的第一盏灯的时候效果为：
单独的第二盏灯效果：
而同时开两盏灯于第一盏的效果是一样的，究其原因是因为没有额外的通道。
2.1 第二个通道
forwardbase通道只能计算一盏主灯的效果。其他的灯需要在forwardadd中计算。
所以我们需要加一个名字叫forwardadd的通道，不区分大小写。
Pass
{
Tags
{
"LightMode" = "ForwardAdd"
}
CGPROGRAM
#pragma target 3.0
#pragma vertex MyVertexProgram
#pragma fragment MyFragmentProgram
#include "My Lighting.cginc"
ENDCG
}此时只能看到第二盏灯的效果：
原因是绘制第二盏灯的效果的时候，覆盖了第一盏灯的效果。所以此时要引入一个blend操作，我们这里使用
Blend One One
此时变为：
Pass {
Tags {
"LightMode" = "ForwardAdd"
}
Blend One One
CGPROGRAM
#pragma target 3.0
#pragma vertex MyVertexProgram
#pragma fragment MyFragmentProgram
#include "My Lighting.cginc"
ENDCG
}看到的效果为：
这里还要介绍下cpu画像素的机制，离相机近的像素有必要画出来，而同样位置离相机远的像素没有必要画出来，于是又一个深度缓存用来存储当前画过的像素的z大小。默认是写入，但是此时我们也可以使用ZWrite Off进行关闭写入，这里的第二个通道没有必要再写入深度信息，因为他是最后一个通道了，所以可以进行关闭。
Pass {
Tags {
"LightMode" = "ForwardAdd"
}
Blend One One
ZWrite Off
CGPROGRAM
#pragma target 3.0
#pragma vertex MyVertexProgram
#pragma fragment MyFragmentProgram
#include "My Lighting.cginc"
ENDCG
}2.2 drawcall数量
首先是打开动态合批：
然后是去除环境材质：
再然后是关掉第二盏灯：
打开Stats和FrameDebug，可以看到有5个batch。
clear一个
立方体合批一个
三个球体三个，共五个。
然后我们打开第二盏灯：
clear一个
三个立方体每次渲染3个，两个灯攻击6个
三个球体每次渲染3个，两个灯共计6个，攻击13个。
动态合批只有在仅有一盏灯的时候才能有效，像我们这里两盏灯，就不能动态合批了。
3 点光源
设置光源类型的地方在Light组件上：
我们disable掉两盏平行灯，然后只用点光源，并且移动点光源，可以看到很奇怪的效果：
原因：我们的base pass依然执行，但是没有一个激活的平行光，渲染效果为黑色。而第二个pass只支持平行光的渲染，对顶点光源不支持，所以很奇怪。
3.1 灯光函数
我们创建一个独立的函数用来专门计算光照效果。
UnityLight CreateLight (Interpolators i) {
UnityLight light;
light.dir = normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz - i.worldPos);
UNITY_LIGHT_ATTENUATION(attenuation, 0, i.worldPos);
light.color = _LightColor0.rgb * attenuation;
light.ndotl = DotClamped(i.normal, light.dir);
return light;
}
3.2 光源位置
_WorldSpaceLightPos0 在光源是平行光的时候为平行光的方向。如果是点光源的时候，此变量代表是光源的位置。所以我们的自己计算光源的方向了，方法为：
UnityLight light;
light.dir = normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz - i.worldPos);UnityLight为数据结构。
3.3 光源衰减
平行光的衰减是一个常数，我们不用关心。但是点光源的衰减是不同的，如下图所示：
光子数是固定的，随着传播，光子向各个方向行走，于是形成球体，随着半径的增大，平均在单位面积的光子就越来越少。而球体表面积为4 π r^2，我们可以把4 π 作为用光的强度来控制，也就是light的intensity来控制，这样点光源的衰减就与距离平方成反比。
计算衰减公式如下：
float3 lightVec = _WorldSpaceLightPos0.xyz - i.worldPos;
float attenuation = 1 / (dot(lightVec, lightVec));
light.color = _LightColor0.rgb * attenuation;完整的计算光照代码为：
UnityLight CreateLight(Interpolators i) {
UnityLight light;
light.dir = normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz - i.worldPos);
float3 lightVec = _WorldSpaceLightPos0.xyz - i.worldPos;
float attenuation = 1 / (dot(lightVec, lightVec));
light.color = _LightColor0.rgb * attenuation;
light.ndotl = DotClamped(i.normal, light.dir);
return light;
}效果为：
太亮了，为啥呢？因为当距离太近的时候，1 / (dot(lightVec, lightVec)); 无穷大，所以优化下：
float attenuation = 1 / (1 + dot(lightVec, lightVec));效果为：
3.4 光的范围
在现实中，光子在没有撞到任何东西的时候，会保持向前移动。那意味着光是可以到达无限远的。但是随着距离的增大，光会越来越弱，直到我们看不到为止。但是我们不想去渲染看不到的光，所以我们我们的渲染将会有个范围，这就要给定灯光的范围。
点光源和聚光灯是有范围的。在光范围的物体会增加一个drawcall，在光范围之外的物体将不会增加drawcall。默认的范围是10。
当我们使用自己的衰减计算方法时，会发现当物体在进入范围和离开范围的时候，会突然的变亮和变暗。这种突变的原因是物体在超出范围的时候依然可以被照亮，这也是衰减和光的范围没有同步所导致。
理想状态，光是没有范围的，可以使无穷远的。这要求我们要做的是不要发生骤变，所以要在无穷远的是其衰减为0。
我们要用unity提供的衰减函数来替换我们自己的衰减函数。unity是这么做的呢？他是预先计算，让衰减早一点变为0。
这个方法在头文件：#include “AutoLight.cginc”
包含这个头文件，然后改变我们的CreateLight函数如下：
UnityLight CreateLight (Interpolators i) {
UnityLight light;
light.dir = normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz - i.worldPos);
UNITY_LIGHT_ATTENUATION(attenuation, 0, i.worldPos);
light.color = _LightColor0.rgb * attenuation;
light.ndotl = DotClamped(i.normal, light.dir);
return light;
}打开AutoLight.cginc文件，找到宏定义：
这个要求我们的通道中必须先定义这个宏才能使用这个函数，由于我们只在forward add中处理点光源，所以只要在forwardadd通道中加入这个宏即可。
Pass {
Tags {
"LightMode" = "ForwardAdd"
}
Blend One One
ZWrite Off
CGPROGRAM
#pragma target 3.0
#pragma vertex MyVertexProgram
#pragma fragment MyFragmentProgram
#define POINT
#include "My Lighting.cginc"
ENDCG
}这样物体在进入和离开区域及不会发生显示和不显示的突变了，原因是我们在到达最大距离之前就衰减完了。
4 混合灯
在改了上面的代码之后，我们把仅有的一个点光源关闭，然后打开两个平行光，看看其效果：
而正确两个盏灯是这样的：
原因是刚才我们的第二个光源被第二个通道当做点光源处理了。
4.1 shader变体
我们可以查看shader到底有几个变体，在如下图中：
可以看到这个My First Lighting Shader有两个变体，可以打开看看：
他们分别是forwarbase和forwardadd的一人一个变体。
针对上面的需求，我们需要为点光源和平行光源分别给一个变体，于是引入这个命令，multi_compile，即多重编译。
Pass {
Tags {
"LightMode" = "ForwardAdd"
}
Blend One One
ZWrite Off
CGPROGRAM
#pragma target 3.0
#pragma multi_compile DIRECTIONAL POINT
#pragma vertex MyVertexProgram
#pragma fragment MyFragmentProgram
#include "My Lighting.cginc"
ENDCG
}我们添加了这行：#pragma multi_compile DIRECTIONAL POINT
同时去除了#define POINT，这个霸道的宏，就因为它，不同类型的光源到这个通道都被视为点光源。
此时我们看到第二个通道有两个变体了：
这两个变体的名字是不是可以随便取得呢？不是的，这两个宏的是在AutoLight.cginc能用得到的。
然后我们要修改CreateLight函数，加入if判断宏：
UnityLight CreateLight (Interpolators i) {
UnityLight light;
#if defined(POINT)
light.dir = normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz - i.worldPos);
#else
light.dir = _WorldSpaceLightPos0.xyz;
#endif
UNITY_LIGHT_ATTENUATION(attenuation, 0, i.worldPos);
light.color = _LightColor0.rgb * attenuation;
light.ndotl = DotClamped(i.normal, light.dir);
return light;
}这个函数同样可以被base pass使用，因为bass pass没有定义POINT，所以执行的是#else代码段。unity会根据当前灯光的类型来决定使用哪个变体。如果是平行光那么使用DIRECTIONAL变体，如果是点光源则使用POINT变体。如果没有任何一个匹配的那么他会从变体列表中选择第一个变体。
5 聚光灯
为了加入对聚光灯的支持，我们再加入一个变体：SPOT
#pragma multi_compile DIRECTIONAL POINT SPOT此时第二个通道的变体增加为3个了：
聚光灯也需要知道位置这和点光源类似：
UnityLight CreateLight (Interpolators i) {
UnityLight light;
#if defined(POINT) || defined(SPOT)
light.dir = normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz - i.worldPos);
#else
light.dir = _WorldSpaceLightPos0.xyz;
#endif
UNITY_LIGHT_ATTENUATION(attenuation, 0, i.worldPos);
light.color = _LightColor0.rgb * attenuation;
light.ndotl = DotClamped(i.normal, light.dir);
return light;
}此时这个shader已经能够支持聚光灯了，因为我们使用的是unity自己的衰减计算函数：UNITY_LIGHT_ATTENUATION
所以在AutoLight.cginc中包含了对聚光的衰减函数。
那么此时我们将点光源改为聚光类型之后，调整角度和范围，可以观察到如下的结果：
5.1 聚光的Cookies
剪影效果，就是聚光灯添加一个投射阴影的效果：
看到物体上有一个黑白斑纹的效果，好像是聚光灯投射下来的阴影。
要实现这个效果需要一张贴图，其格式和设置如下：
然后把这张图用到聚光灯上去：
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