Unity的前向渲染路径

渲染路径我理解就是一种渲染模式吧。因为现实的光照是很复杂的，计算机或说图形引擎，只是用一种近似的方式来模拟，以便用更少的性能来获得更好的效果。所以就会有各种模式、各种模型。

Unity默认就是前向渲染路径。结合官网文档和unity shader入门精要，总结下认识。

光源处理类型分配

• Lights that have their Render Mode set to Not Important are always per-vertex or SH.

• Brightest directional light is always per-pixel.
• Lights that have their Render Mode set to Important are always per-pixel.
• If the above results in less lights than current Pixel Light Count Quality Setting, then more lights are rendered per-pixel, in order of decreasing brightness.

首先是这一段，在场景里有多个光源的时候，对光源的处理进行分类，决定使用哪一种处理模式：逐像素（per-pixel）、逐顶点（per-vertex）还是Spherical Harmonics (SH)。这3种效果依次递减。

• 最亮的平行光基本是逐像素

• 然后光源本身可以设置render mode,如果设置成Not Important，基本就是逐顶点或SH模式；而设置成Important，则基本是逐像素。我想这个属性就是为了我们能进行人为调控吧。
  

  屏幕快照 2017-01-15 下午9.19.35.png

• 在QualitySettings（Edit->Project Settings->Quality->Pixel Light Count）里设置了逐像素的光源个数，默认是4个。这时，如果你根据上面的原则来逐像素光源个数不够，就会补位。
  推测：补位是根据光源对当前物体的影响来判断的，比较近光照强的补位。

• 最后，逐顶点光源个数是4个。

shader的pass类型

前向渲染路径有定义两种pass：base pass和additional pass。

• base pass一般就定义一个，它会被一个逐像素的平行光和逐顶点/SH方式的其他光源使用。

在base pass 内可以使用环境光、自发光这些，而且默认平行光可以使用阴影。

• 而其他的逐像素光源会使用additional pass，而且每个光源执行一次，所以它是会被多次执行的。

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测试

用到的shader和图片资源打包放在github这个库

为了验证上面的规则以及不同处理类型的区别，做一些测试

单个点光源

• 当把QualitySettings里逐像素光源个数设为0后，点光源的auto就被分配成了not important。因为auto和not imprtant的效果是一样的。

• 然后对比important和not important下的效果区别，看图：

important设置下效果

not important下效果

点光源是放在一个房间的拐角里，可以很明显的看出两者的区别。
首先important情况下的效果符合点光源的性质，就是中间亮，然后向边缘衰减的圈圈样子。

而not important下效果出现突变，注意看里侧的那一边，左下半边整个亮而右上半边整个不亮。我猜测是跟颜色插值有关，设置成not important情况下，是逐顶点的计算光效，可能是计算了面的4个角的光照，然后插值计算内部，而这样做会导致光效突变，因为左上角是暗的。

这个测试我想重点是明显的看出逐顶点和逐像素的光照处理的区别

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• 然后换个角度看对3个胶囊的对比：

important时

not important时

现象总结：左边的两种情况都不亮，中间的在important时亮，右边的两种情况都亮。

分析：
3个胶囊分别使用资源包里VertexDiffuse、MultiLight和default02的材质。

首先左边的胶囊只计算了forwardBase的逐顶点光照，中间的同时计算了forwardBase和ForwardAdd的光照，右边的是使用了表面着色器，unity shader生成的代码处理了光照，相当于使用系统默认处理。

根据上面的规则，not important时是逐顶点的，所以会执行ForwardBase的pass,然后左边胶囊应该有光照，实际没有。不知为啥_LightColor0是空的,所以光没了。中间的和左边的情况一样，因为中间只是多出了一个ForwardAddPass，但这时它不起作用。右边成功的计算出了光照，说明依靠_LightColor0是不可行的。这个问题后面再探索，这里主要是验证前向渲染路径里的规则。

important时，点光源是逐像素的，而ForwardBase是给逐像素的平行光的，这时点光源使用ForwardAddPass。所以中间的胶囊亮了，而左边没亮，而右侧的光会稍强一些，因为双通道的光照叠加，截图里看不太出来，unity可以明显观察到。

到这，现象和规则基本是匹配的。最后，再次验证下important时是走ForwardAddPass。在中间的shader上，给ForwardAdd通道的光照加了一个比例：

return fixed4(finalColor * _AddRate, 1);

finalColor已经是最终颜色了，只是使用_AddRate来做测试，当它值为0时，中间的胶囊彻底不亮。说明这时就只有ForwardAddPass。

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当QualitySettings有空余的逐像素光照时，是按什么原则补位的？

按正常逻辑，肯定影响力越大的光照越有可能，跟物体的距离就是很重要的标准，看官网的示例也是。所以下面就测试一下。

准备条件：

• 把QualitySettings里的逐像素光照设为1
• 在场景里放两个点光源，一样的光照强度。然后一个靠近底部的平板，一个靠近顶部的平板。

都为auto时候

把底部设为Important时

在两个光源都是Auto的时候，会发现他们都呈现出点光源的性质，可是QualitySettings为1，按理说应该只有一个是逐像素光照，也就是只有一个能表现出点光源的性质（上面已经知道点光源逐顶点的时候，对平面会出现突变）。

因为对于不同的物体来说，逐像素的光源是会变化的
也就是对于顶部面板而言，上面的点光源是逐像素的，而对下面的面板而言，就是下面光源了，所以当两者都是Auto模式时，Unity就按照距离自动分配了。这是不是很符合现实的样子？

然后把下面的光源设为important，它就会总是逐像素，会抢夺顶部光源对顶部面板的逐像素位置，所以第二张图里，顶部的光照相比下降了。

把底部设置成not important

所以相反的，把底部设置成not important，就会让它永远是逐顶点的，它的光照不亮了，和截图的是对应的，只有顶部是亮的了。