US3S5L4——点光源衰减计算

知识回顾

在Shader中进行光照衰减处理时，我们是通过从纹理中取出衰减数据
不使用灯光遮罩时，从 _LightTexture0​ 纹理中获取，使用时，从 _LightTextureB0​ 纹理中获取
在纹理采样之前，我们需要将顶点坐标从世界空间中转换到光源空间中，变换矩阵为：

  • 老版本：_LightMatrix0​
  • 新版本：unity_WorldToLight​

点光源衰减计算

注意：一般点光源我们不会为其添加 cookie 光照遮罩，一般想要使用光照遮罩都会在聚光灯中使用，因此我们不用考虑 cookie 纹理的问题

  1. 将顶点从世界空间转换到光源空间

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    float3 lightCoord = mul(unity_WorldToLight, float4(worldPos, 1)).xyz;

    ​lightCoord​ 是光源坐标系下顶点根据光源的范围 range​ 规范化后的坐标，相当于是一个模长为 0~1 之间的向量
    也就是说，无论点光源的范围多大，在光源坐标系下规范化后，范围都是 -1~1 ，而光源坐标系内的顶点坐标就在其中，因此模长就在 0~1 之间

    ​image​

  2. 利用该光源空间下的坐标来计算离光源的距离，并利用距离参数，从光源纹理中采样

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    fixed atten = tex2D(_LightTexture0, dot(lightCoord, lightCoord).xx).UNITY_ATTEN_CHANNEL;

    这里的 UNITY_ATTEN_CHANNEL​ 是一个宏，由于不同平台上，纹理的光源衰减值分量不一定是 r​ 分量，也有可能是 g​，b​，a​
    使用这个宏可以让 Unity 在不同平台上做对应的替换，替换为正确的分量，避免出现错误

    在 dot(LightCoord, LightCoord).xx​ 中：

    • ​dot(LightCoord, LightCoord)​ 是为了通过点乘得到结果 x2+y2+z2=distance2(离光源距离)x^2 + y^2 + z^2 = distance^2(离光源距离)，也就是离光源的平方距离

    • ​xx​ 是一种特殊写法，目的是构建一个 float2​ 代表 uv 坐标

      这里的 uv 坐标 相当于是 (distance2,distance2)(distance^2, distance^2)

    用 distance2distance^2 做 uv 坐标，而不是 distancedistance

    1. 为了避免开平方带来性能消耗

    2. 采用这种平方衰减更符合现实世界中光照的特性

      因为人眼对亮部不敏感，而对暗部敏感，这样我们就可以将 衰减值的精度 集中在比较远的地方
      distancedistance 是 0.5 时，distance2distance^2 是 0.25，这样 LUT 查找表中大部分值都会留给比较远的部分，或者说，将暗部的范围拉长