Forward Rendering Path

 

该页面描述 正向渲染路径（Forward  Rendering Path）的详细内容。

 

 正向渲染路径会在一个或多个 Pass 中渲染每个物体，这取决于影响物体的光照。灯光的设置和强度（intensity）不一样，正向渲染的光照也不一样。

 

实现细节

 

在正向渲染中，一些影响物体表面的明亮灯光将会以全像素点亮模式（fully per-pixel lit mode）渲染出来。然后，最多4个点光源在每顶点（per-vertex）被计算。

 

其他的光照作为球面调和函数 / 球谐函数（Spherical Harmonics，SH）被计算出来，虽然它更快，但只是一个近似值。一个灯光是否是像素光照（per-pixel light）取决于以下条件：

 

• 设置为不重要（Not Important）渲染模式的光照总是 逐顶点 或者 球面调和 处理。
• 平行光总是像素计算的。
• 设置为重要（Important ）渲染模式的光照总是 像素计算的。
• 如果以上结果比当前在 Quality Setting 中的像素光源少，那么为了降低亮度，更多的光照将逐像素渲染。

 渲染的流程如下：

 

• 基本的 Pass 应用于一个逐像素（per-pixel）的平行光和所有的逐顶点（per-vertex）或球面调和（SH）处理的光照。
• 其他的像素光在附加的 Pass 被渲染，每个光源一个 Pass。

例如，如果某些物体被一些数量的光源影响（如图下所示，影响A到H）：

 

我们假设光源 A 到 H 有同样的颜色、光照强度，以及自动的渲染模式。这些光源将为该物体做一个精确的分类排序。最亮的光源将按逐像素点亮模式（per-pixel lit mode）从 A 到 D 渲染。

 

 

注意到光组的重叠（Per-Pixel、Per-vertex、SH之间）。例如，最近的像素光融入顶点点亮模式（per-vertex lit mode），所以在移动的物体和光源周围会有比较少的光照出现（light popping）。

 

Base Pass

 

Base Pass 使用一个逐像素（per-pixel）的平行光和所有的顶点或球面调和光源（SH/vertex lights）渲染。该 Pass 也会添加到任何光照贴图（lightmaps），环境光（ambient ）和从Shader发射的平行光。

 

平行光在该 Pass 的渲染具有阴影 （Shadows）。要注意的是烘焙的物体不会从球面调和光源（SH lights）得到光照。

 

当在 Shader 的 “Pass Flag”（告诉引擎它们期望被渲染到引擎的时间和方式） 中启用了 “OnlyDirectional”时，正向的 Base Pass 仅渲染主要的平行光（ directional light），

环境光或光照探头（ambient/lightprobe），光照贴图（lightmaps ）（球面调和光和顶点光照不包括在 Pass 数据内）。

 

Additional Passes

 

额外 Passes 的渲染受物体每个额外的像素光影响。在该 Pass 的光源默认是不会有阴影的（因此正向渲染支持一个带阴影的平行光），除非使用 Multi_Compile_fwdadd_fullshadows 变形快捷方式。

 

性能考虑

 

球面调和光源（Spherical Harmonics lights）的渲染速度是很快的。它们在 CPU 内具有很小的开销，并且很容易被 GPU 接受（那是因为 Base Pass 会计算球面调和光照，但由于 SH Lights 的工作原理，无论多少个 SH Lights 它们的开销是一样的）。

 

球面调和光照（SH Lights）的弊端如下：

 

• 它们在物体的顶点被计算，而不是按像素。这意味着它们将不支持光照缓存（light Cookies）或法线贴图（normal maps）。
• 球面调和光照（SH Lights）调用的频率是很低的，你不能用 SH Lights 做一些明显的光照过度。它们也只会影响漫射光照（Diffuse Light），在高光曲线反射区 / 镜面反射（specular highlights）的调用频率也是很低的。
• SH Light 不是局部的，接近物体表面的球面调和点光源（point or spot SH lights）看起来是错误的。

总之，球面调和光照（SH Lights）对于小的动态物体往往是不够的。