我的Unity 3D之旅——杂记之LightMapping和Light Probe

杂记部分是我临时想到的一部分，没有特定的出现要求，也没有固定的长度，只是记录一下一些突然想到的，又一下子找不到地方安放的内容。

关于LightMapping和Light Probe

在这个系列的第二篇——Hello World(2)中提到了LightMapping技术和Light Probe。最开始看的时候对于LightMapping技术只是懵懵懂懂，对于Light Probe更是不知其为何物。相信很多人会有跟我一样的感觉，这俩到底是干什么用的？它们之间又有什么区别和联系呢？（马克思哲学课既视感- -）

先发一张效果图……（2M的限制实在是比较尴尬，有没有比较好的屏幕录制和gif制作软件推荐呀。。。）

一、LightMapping和烘焙

在完成了第一人称射击游戏的场景部分以后，我对于LightMapping技术有了比较直观的了解。所谓LightMapping，就是把静态光源产生的效果提前渲染成贴图贴到静态物体表面，产生的效果应该和实时计算的结果是一样的，但是因为已经渲染成了贴图（也就是所谓的灯光烘焙），在程序运行期间就免去了实时计算的负担，自然提高了性能。下面就以正在开发中的第一人称射击游戏为例进行测试，测试环境如下：

硬件环境：i7-4650U四核CPU，8G内存，三星256G固态硬盘，Intel HD Graphics 5000集成显卡

操作系统：Windows 10 专业版

测试软件：按第一人称射击游戏(1)和第一人称射击游戏(2)完成游戏场景和主角配置的第一人称射击游戏

运行分辨率：961×518

1. 开启所有9个Point Light光源，Baking选项设置为Realtime，在菜单栏【Window】→【Lighting】→【Scene】窗口中勾选Precomputed Realtime GI，运行游戏，灯光效果较弱，打开Stats窗口，可以看到帧率在80上下波动，最低60左右，最高接近120。

2. 将所有Point Light光源的Baking选项设置为Baked，在菜单栏【Window】→【Lighting】→【Scene】窗口中取消勾选Precomputed Realtime GI，勾选Baked GI，点击Build进行灯光烘焙，完成后关闭所有Point Light光源，运行游戏，灯光效果明亮绚丽，帧率在100上下波动，最低大约75，最高达到140。

分析：由于本游戏贴图和光影效果较为简单，测试结果没有太明显的差异，但是从帧率上还是可以初步得出结论，使用LightMapping技术可以在得到高质量光影效果的同时降低计算负担以提高性能。关于为什么实时灯光和烘焙灯光产生的实际效果不同，可以参考这篇文章的“为什么在Realtime灯光下的效果和改为Baked烘焙的效果差别很大？”部分。

二、Light Probe和Light Probe Group

在进一步完成主角的配置以后，我理解了Light Probe的用途。前面讲了，LightMapping技术只能对静态的物体进行预渲染来提升性能，那对于动态物体的光影效果，按金玺曾版《Unity 3D\2D手机游戏开发》一书所说，“Lightmapping技术可以解决静态场景的光影问题，但是它无法和场景中的动态模型交互，使得运动中的模型不能和场景中的光线融合到一起从而显得不真实。Light Probe可以解决这个问题。通过在场景中摆放不同的Probe对场景各处的光影信息进行采样，场景中运动的模型就能够参考这些Probe的位置模拟出与静态场景类似的光影效果”。而Light Probe Group组件就是一系列Light Probe的集合。下面就以上述环境进行测试。

1. 保持所有Point Light关闭，关闭level游戏体的Light Probe Group组件，运行游戏，可以看到主角的M16确实有光影效果的变化，帧率90左右。

2. 开启level游戏体的Light Probe Group组件，运行游戏，主角的M16同样有光影效果变化，帧率100左右。

分析：实际测试结果显示，两种方式下均产生了动态光影效果，查阅资料后得出结论应该是由于Unity 5.x版本使用了全新的Enlighten光照系统，在光源选项中提供了Bounce Intensity参数，即反射光强度，因而烘焙后也会预计算反射光路径，在游戏运行时对动态物体计算全局光照（GI）时加入了反射光的效果，因而即使不使用Light Probe也同样可以使动态物体产生与静态场景融为一体的光影效果。而产生帧率差异的原因，推测是计算全局光照时Light Probe对场景各处的光影信息进行的采样提升了效率。

三、结论

由于Unity 5.x版本使用了全新的Enlighten光照系统，很多关于光影效果的内容都发生了改变，需要查阅最新的资料并且进行一定的探索。通过对LightMapping和Light Probe的实际使用，我对此二者的理解也从一开始的懵懵懂懂变得更加深刻了。

这说明，理论知识只有联系实践才能被深入理解，没有实际的使用过，就很难真正去理解。另一方面，新技术、新工具的产生和发展非常迅速，旧有的资料已经不能满足学习的需求了，要勇于追求新技术才不会落伍。

最后，关于LightMapping和Light Probe的理解，若有任何看法或建议，欢迎留言探讨，相互交流，共同进步。