US3S5L2——在Shader中判断光源类型

知识回顾

  1. 预处理指令：Shader中也存在预处理指令，它的使用和C#的预处理器指令类似

  2. 前向渲染路径在哪里进行光照计算

    • Base Pass（基础渲染通道）：主要用于处理影响该物体的一个高质量光源（平行光）、所有中（逐顶点处理）低质量（SH处理）光源 等
    • Additional Pass（附加渲染通道）：主要用于处理影响该物体的除平行光以外的其它高质量光源（每个高质量光源都会调用）

本章代码关键字

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// Unity 内置的判断光源的宏
_DIRECTIONAL_LIGHT        //平行光
_POINT_LIGHT            //点光源
_SPOT_LIGHT                //聚光灯
// 使用宏定义进行条件编译
#if defined()
#elif defined()
#else
#endif
// 更准确的判断光源类型的宏
AutoLight.cginc            //提供宏的cginc文件，需要#include
USING_DIRECTIONAL_LIGHT    //平行光
POINT                    //点光源
SPOT                    //聚光灯

前向渲染路径主要关注的处理内容

两个 Pass​：

  1. Base Pass（基础渲染通道，每个片元只会计算一次）：

    只需要处理一个逐像素平行光源（一般场景中最亮会自动赋值对应变量），其他的中（逐顶点）、低质量（SH）光源，Unity 会帮助我们处理

  2. Additional Pass（附加渲染通道）：

    除了最亮的平行光、其他高质量的光源（可能是平行光、点光源、聚光灯)都会调用一次该 Pass​ 进行计算

因此我们一般需要在 Additional Pass 中判断光源类型来分别处理部分逻辑

如何在 Shader 中判断光源类型

Unity中提供了三个重要的宏，分别是：

  • ​_DIRECTIONAL_LIGHT​：平行光
  • ​_POINT_LIGHT​：点光源
  • ​_SPOT_LIGHT​：聚光灯

宏在这里的作用：

可以用于在编译时根据条件判断来包含或排除不同的代码块，实现条件编译
我们可以使用这些宏配合 Unity Shader 中的条件编译预处理指令，用于在编译时根据一定的条件选择性地包含或排除代码块

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#if defined(_DIRECTIONAL_LIGHT)
  平行光逻辑
#elif defined(_POINT_LIGHT)
  点光源逻辑
#elif defined(_SPOT_LIGHT)
  聚光灯逻辑
#else
  其他逻辑
#endif

不过，上面的宏判断，可能会出现无法准确判断光源类型的问题，导致探照灯在平面上显示时会出现问题，
因此我们采用 AutoLight.cginc​ 内置文件中的宏来进行判断，它为我们提供了如下宏去做判断：

  • ​USING_DIRECTIONAL_LIGHT​：平行光
  • ​POINT​：点光源
  • ​SPOT​：聚光灯

因此判断代码修改为：

首先需要引用 AutoLight.cginc​

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#include "AutoLight.cginc"

然后，根据 USING_DIRECTIONAL_LIGHT​ 是否被定义来判断光源是否为平行光，若不是，则通过 POINT​ 和 SPOT​ 来判断是点光源还是聚光灯

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#ifdef ​USING_DIRECTIONAL_LIGHT​
    // 平行光逻辑
#else
    #if defined(POINT)
    // 点光源逻辑
    #elif defined(SPOT)
    // 聚光灯逻辑
    #else
    // 其他逻辑
    #endif
#endif

其中 #ifdef​ 用来判断一个宏是否被定义

Unity 底层会根据该条件编译指令生成多个 Shader Variants（着色器变体）
这些 Variants 变体共享相同的核心代码，但根据条件编译的选择会包含不同的代码块

Shader variants 的基本概念是在编写 shader 时，通过条件编译指令（if​， #elif​，#else​，#endif​）
根据不同的配置选项生成多个版本的 shader。这些不同版本的 shader 称为 shader variants。