unity Reflection Probe

Reflection Probe相关

天空盒的信息不可能包含所有的场景对象，在许多情况下，对象从天空搜集反射信息时可能会被遮蔽，像是室内对象或是在类似桥或是隧道等建筑物里的对象，为了要准确反射这些对象，必须用反射探头针对这些对象取样，这种探头从他们的位置对周围取样并把结果写到方体贴图，可以让周围经过的物体得到环境的反射影像。可以透过GameObject->Light->Reflection Probe来新增一个反射探头，反射探头的位置会决定方体贴图取样的内容，以及反射所看起来的样子，基于效能考虑反射探头越少越好，反射探头并非用来让物理得到精确结果，而是让游戏世界有更好的反射，大多数情况下几个安排妥当的反射探头就很足够了。

Reflection Probe种类

1. Baked：在编辑器里存储一个生成的反射cubemap。可以点inspector窗口下面的bake按钮或者light窗口下边的bake按钮进行烘焙生成反射cubemap。跟烘焙lightmap差不多，如果light窗口Auto勾选上了，会自动更新cubemap。baked探头只能显示标记为Reflection Probe Static的物体。一旦烘焙完后，cube map就不会变化，所以不会受移动物体实时变化的影响。消耗比实时的小很多。可以更进一步，通过culling mask和clipping plane属性（像摄像机一样）将不想要的物体屏蔽出reflection probe。
2. Realtime：在运行时实时生成cubemap，也就是说反射不局限于静态物体，而且在场景中会实时更新。然而，需要花费大量的处理时间刷新光探头，unity允许你通过脚本触发刷新。同时，有选项控制刷新，这样就可以好几帧刷新一次。也可以通过culling mask和clipping plane控制哪些物体加入反射cubemap。
3. Custom：这种也可以在场景中烘焙，像Baked探头一样，但是你可以设置一个自定义的反射cubemap，自定义的也不会实时更新。但有动态物体选项，勾选上后，允许没有标记为Reflection Probe Static的物体加入反射cubemap中。

Reflection Probe的使用

1. 首先我们在场景中添加两个游戏对象，一个Sphere，一个Cube。然后再创建两个材质球。
   第一个命名为Green_Metalic。用shader是standard；第二个命名为Mirror，shader是standard（Specular setup），Specular下的Smoothness设为1.Green_metalic给Sphere，Mirror给Cube；
2. 将cube放大，把sphere放在cube前面，添加Reflection Probe。调成RealTime类型，cube上就会看到绿色的影子；
3. 将类型设为bake，将sphere设为Reflection Probe static，点击烘焙，cube上能看到绿色的影子；
4. 将类型设为custom，将之前生成的reflection cubemap设到cubemap那儿，将sphere的reflect probe static勾选去掉，勾选probe上的dynamic object，cube上会看到绿色的影子。

重叠的Reflection Probe

当一个物体横跨了多个Reflection Probe的时候, 他的Mesh Renderer中会自动加入所有他触及到的Reflection Probe. Weight是通过计算每个他触及的Reflection Probe和这个物体之间距离来得出的. 另外还可以单独调节Reflection Probe的”Importance”这个参数来手动干预这个计算结果.

Mesh Renderer的Reflection Probes选项能够选择四种使用Reflection Probe的方法,

1.Off：代表不使用Reflection Probe.

2.Simple：代表只使用列表中Weight值最大的那个ReflectionProbe.

3.Blend Probes：should be used for interior objects, that way you’ll ensure that object won’t accidentally use reflections from skybox (a.k.a default reflection).一般用在内部物体上，不会用天空盒的反射；

4.Blend Probes And Skybox：should be used for exterior objects, that way when object leaves the bounding box of reflection probe, it will gradually switch reflections from reflection probe to skybox.用在外部物体上，当物体离开反射探头的包围盒时，会渐变到天空盒的反射。

几个属性

1. Importance—影响了一个MeshRenderer中的多个ReflectionProbe的Weight的自动混合比例. 当一个物体处在多个Reflection Probe的”领地”内的时候, 首先会考虑每个Reflection Probe的Importance, 之后, 在此基础上才会考虑每个Reflection Probe与该物体之间的分别的交叉的体积的大小. 也就是说Importance的优先级高于交叉体积的计算.
   关于交叉体积的计算: For ex., if the first volume is 1.0 and the second is 2.0, then first probe’s influence will be 1.0 / (1.0 + 2.0) = 0.33, the second probe’s influence will be 2.0 / (1.0 + 2.0) = 0.67. 还有一种特殊情况, 就是就是一个小的Probe套在一个大的Probe里面, 而一个物体又完全在这个小的Probe里面, 那么对这个物体来说, 小的Probe的Weight会是1, 大的会是0. 而当这个物体逐渐脱离这个小的Probe的时候, 那么小的Probe和大的Probe对于这个物体的Weight会进行一个混合.

2. Box Size—该Reflection Probe的影响范围. 进入这个范围的MeshRenderer会自动和这个Reflection Probe产生关联. 同时, 当Box Projection开启的时候, 这个Size也会影响Reflection Probe的UV映射.

3. Box Offset—取样点相对于影响范围中心的偏移. 当勾选了Box Projection的时候, Box Offset会影响Reflection Probe的UV映射.

4. Box projection：一般情况下，反射cubemap是被假设在无限远出投射出来的图像，不同的角度都能看到反射的团，但是当你距离反射物体远近改变时，这个反射的图案不会发生改变，这个特性，一般情况下，在室外场景很适用，但是到了室内就不行了，开启Box projection 选项，（支持Shader Model3以上平台可用）允许我们创建一个投射有限距离内的物体，当我们与反射物体距离发生变化时，反射图案的尺寸也同样发生变化，Probe Size以及Probe Origin会影响Reflection Probe的映射图案的效果.

5. Shadow Distance—反射阴影距离, 特性和Quality Setting中的特性一样, 数值越小, 在反射画面中阴影显示越近, 但阴影越精细, 调成0会完全关闭阴影.

6. 相互反射：有一种情况，两个镜子离得很近，相对放着，每个镜子都不仅反射镜子的反面，还反射了这个镜子产生的折射。结果是无尽的两者间的反射，这个就叫做相互反射。反射探头通过从他们的位置获取镜头快照来创建cubemap，然而，只有要给镜头快照是无法实现相互反射的效果，所以，相互反射阶段需要额外的快照。反射可以在两个物体间反弹的次数可以通过light窗口，environment->environment reflections->bounces属性设置。这个会对所有探头全局变化。bounce为1，光探头看到的反射物体是黑的，为2，第一次相互反射的物体可见，为2，第二层反射的物体可见。注意，反射的反弹数和探头在整个烘焙过程中被递增再次烘焙的次数。

Reflection Probe性能和优化

渲染一个反射探头的cubemap会消耗大量时间是由于：

1. 需要在探头的起始位置分别渲染6个cubemap面；
2. 这些探针需要为每个反射级别单独花费时间渲染；
3. cubemap的不同mipmap需要一个混合的过程；
   渲染probe的时间既影响编辑器内部烘焙，又影响实时性能。下面是一些性能优化的建议。

统一的建议

1. 分辨率：当反射细节不是很重要（反射物体很小或很远）时，可以将分辨率设置小点儿；
2. culling mask:用这个可以避免渲染一些不重要的物体，比如一些小物体可以放到一个layer中，用culling mask避免在反射中渲染他们；
3. 贴图压缩：可以通过控制烘焙反射探头贴图的压缩减少gpu消耗：在light窗口，Environment Lighting->Reflection，压缩下拉列表。注意，实时反射探头在内存中没有压缩，他们在内存的大学取决于分辨率和HDR设置。所以，实时反射探头分辨率更敏感；

实时探头优化

实时探头的渲染负载比编辑器里烘焙的影响更大。更新比较频繁，如果不正确管理会对帧率影响较大。以下几个属性可以让你有效率地控制探头渲染：

1. 刷新模式

   • 控制什么时候刷新探头，最费的是逐帧，需要的代码最少，但如果每个探头都用这个，将会有很大的性能问题。
   • On Awake，探头只是在运行，启动场景的时候刷新一次。可以用于探头在运行时安装，再也不修改的情况；
   • via Scripting， 让你通过脚本来控制光探头的更新。尽管需要编写脚本，但确实考虑到了性能优化。比如，根据表面上的大小更新探头。

2. 时间分段

当刷新模式设置为每帧，处理负载会很大。时间分段让你将更新消耗扩散到好几帧，从而减小给定时间的负载。这个属性有3种选择：

• 所有面一次：使6个cubemap的面（在同一帧）立即渲染，但这6个第一级mipmap的混合放在不同帧进行。剩下mipmap的混合放在同一帧，结果在另一帧中被拷贝到cubemap。整个更新花费9帧，性能消耗中等(9帧之内再次通过Via Scripting调用刷新是无效的)；

• 单独面：跟所有面一次差不多，只是最初每个面的渲染放在单独的帧（而不是同一帧）。整个update花费14帧。这个选项对帧率的影响最小，但较长的更新时间会比较明显。比如灯立马就亮了(14帧之内再次通过Via Scripting调用刷新是无效的)；

• 没有时间分段：每个探针的更新在一个单独的帧里完成，保证了反射与物体的表现精确地同步，但成本很高 (1帧之内再次通过Via Scripting调用刷新是无效的)。

• 参考：http://blog.csdn.net/yy763496668/article/details/52815579
  http://blog.csdn.net/yupu56/article/details/53487216
  https://docs.unity3d.com/Manual/ReflectionProbes.html