Unity基础——光照系统深度解析：从基础属性到高级应用

Unity基础——光照系统深度解析：从基础属性到高级应用

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/MY_future_/article/details/145966728

在Unity 2023的虚拟世界构建中，光照系统无疑是打造逼真场景的核心要素。它不仅能够赋予场景真实感，还能营造出独特的氛围，提升用户的沉浸体验。接下来，我们将深入探索光照系统的各个方面，从基础属性到高级应用技巧，帮助你全面掌握这一关键技术。

一、光照类型详解

1. Directional Light（平行光）

平行光如同遥远的太阳，光线平行且均匀地洒在场景中，是构建全局光照的理想选择。在大型开放世界游戏中，平行光常用于模拟日光，为整个场景奠定基础光照条件。而且，平行光的计算相对简单，对性能的影响较小，这使得它成为了场景中不可或缺的元素。

2. Point Light（点光源）

点光源就像现实中的灯泡，从一个中心点向四面八方发射光线，对周围一定范围内的物体产生光照效果。在室内场景中，点光源可以用来模拟吊灯、壁灯等，为场景增添层次感和细节。但需要注意的是，过多的点光源会增加计算量，因此在使用时要合理控制其数量和范围。

3. Spot Light（聚光灯）

聚光灯的光线从一点出发，呈锥形照射，这种特性使其非常适合模拟手电筒、舞台灯光等效果。在游戏中，聚光灯可以用来突出特定的区域或角色，引导玩家的注意力。同时，通过调整聚光灯的角度和范围，可以创造出各种独特的光影效果。

4. Area Light（区域光）

区域光在一个平面区域内发光，能够产生更真实的间接光照效果。不过，区域光仅在烘焙时有效，它可以模拟像窗户透进来的柔和光线，为室内场景增添自然的氛围。由于其计算较为复杂，通常在对光照效果要求较高的静态场景中使用。

二、光照属性深度剖析

1. Color（颜色）

光线的颜色是营造场景氛围的重要手段。在恐怖游戏中，使用偏冷色调的光线可以增强紧张感；而在温馨的场景中，暖色调的光线则能传递出温暖和舒适的感觉。通过巧妙地搭配不同颜色的光线，可以让场景更具情感张力。

2. Mode（模式）

• Realtime（实时）：实时计算光照，能够实时响应场景中物体的移动、旋转等变化，为动态场景提供了高度的灵活性。但由于实时计算的复杂性，它对硬件性能的要求较高，在一些性能有限的设备上可能会导致帧率下降。
• Mixed（混合）：结合了实时计算和烘焙的优点，部分光照实时计算以处理动态元素，部分光照预先烘焙以降低性能开销。这种模式在平衡性能和效果方面表现出色，适用于大多数包含动态和静态元素的场景。
• Baked（烘焙）：将光照信息预先计算并存储在光照贴图中，运行时直接读取，无需实时计算，大大降低了性能开销。但由于光照效果是预先确定的，场景中的动态物体无法实时受到光照变化的影响。

3. Intensity（强度）

光照强度直接影响物体的明亮程度。在制作夜景时，降低光照强度可以营造出昏暗的氛围；而在表现阳光明媚的场景时，增加光照强度可以让场景更加明亮和生动。合理调整光照强度是打造逼真光照效果的关键步骤之一。

4. Indirect Multiplier（间接光倍增）

间接光倍增用于调整物体反射光线的强度。增加该值可以使场景中的间接光照更加明显，增强场景的真实感；降低该值则可以使间接光照变得柔和，避免出现过于强烈的反射效果。在一些需要细腻光照表现的场景中，精确调整间接光倍增尤为重要。

5. Shadow Type（阴影类型）

• No Shadows（无阴影）：在某些情况下，如 UI 元素或不需要阴影的特殊效果，可以选择不产生阴影，以减少计算量。
• Hard Shadows（硬阴影）：产生边缘清晰的阴影，这种阴影效果在一些风格化的游戏中较为常见，能够营造出简洁明快的视觉风格。
• Soft Shadows（软阴影）：边缘模糊的软阴影更接近现实世界中的阴影效果，能够为场景增添真实感。但由于其计算较为复杂，对性能的要求也相对较高。

6. Cookie（遮罩）

利用纹理作为遮罩，可以创造出各种特殊的光影效果。通过使用树叶纹理的遮罩，可以在地面上投射出斑驳的树影；或者使用图案纹理的遮罩，为场景增添独特的艺术氛围。

7. Size（大小）

对于 Spot Light 和 Area Light，Size 属性决定了光照的范围大小。在调整聚光灯的 Size 值时，可以改变锥形光照的角度和覆盖范围；而对于区域光，Size 值则决定了发光平面的尺寸，直接影响间接光照的效果。

8. Draw Halo（绘制光晕）

Draw Halo 选项在 Scene 视图中显示光照的可视化范围，帮助开发者直观地了解光照的影响区域。这在调整光照参数和布局时非常实用，能够提高开发效率。

9. Flare（光晕效果）

为光源添加镜头光晕效果，可以模拟真实相机拍摄时的光学现象，增强场景的视觉冲击力。在一些强调视觉效果的游戏或影视项目中，合理运用光晕效果可以让画面更加绚丽夺目。

10. Render Mode（渲染模式）

• Auto（自动）：Unity 会根据场景的复杂度和性能需求自动选择最佳的渲染方式，方便快捷。
• Important（重要）：始终以最高质量渲染该光源，适用于对光照效果要求极高的关键光源，如主角周围的光照。
• Not Important（不重要）：以较低质量渲染，用于性能优化，适用于对光照质量要求不高的次要光源。

11. Culling Mask（剔除遮罩）

通过 Culling Mask 可以精确控制哪些层的物体受该光源影响。在复杂的场景中，可以将一些不需要受光照影响的物体层排除在外，减少不必要的计算，提高性能。

三、光照烘焙的进阶技巧

光照烘焙是将光照信息预先计算并存储在光照贴图中的过程，能够在运行时以较低的性能开销呈现逼真的光照效果。在进行光照烘焙时，除了基本的设置物体为静态和调整光照贴图分辨率、间接光照强度等参数外，还有一些进阶技巧可以提升烘焙效果。

1. 光照探针（Light Probes）

对于动态物体，无法直接使用光照贴图来获取光照信息。这时，光照探针就发挥了作用。通过在场景中布置光照探针，可以记录周围的光照信息，动态物体在移动过程中会根据所处位置的光照探针来获取相应的光照效果，从而实现动态物体与静态场景光照的融合。

2. 光照探头组（Light Probe Groups）

光照探头组可以将多个光照探针组合在一起，形成一个更复杂的光照采样区域。在大型开放场景中，合理使用光照探头组可以更准确地捕捉光照变化，为动态物体提供更真实的光照效果。

3. 光照贴图压缩

为了减少光照贴图的内存占用，可以对光照贴图进行压缩。Unity 提供了多种压缩格式，如 DXT、ASTC 等，开发者可以根据项目的需求和目标平台选择合适的压缩格式，在保证一定光照效果的同时，降低内存开销。

四、代码控制光照的高级应用

除了在 Inspector 面板中手动调整光照属性外，通过编写 C# 脚本可以实现对光照的动态控制，为游戏增添更多的交互性和趣味性。

1. 基于时间的光照变化

通过在脚本中使用 Time 类，可以实现光照效果随时间的变化。在模拟一天的时间变化时，可以在脚本中编写逻辑，让平行光的颜色和强度随着时间的推移逐渐变化，从清晨的柔和光线过渡到中午的强烈阳光，再到傍晚的温暖余晖。

using UnityEngine;

public class DayNightCycle : MonoBehaviour
{
    public Light sunLight;
    public float dayDuration = 60f; // 一天的持续时间（秒）
    private float currentTime;

    void Update()
    {
        currentTime += Time.deltaTime;
        if (currentTime >= dayDuration)
        {
            currentTime -= dayDuration;
        }
        float normalizedTime = currentTime / dayDuration;
        // 根据时间调整光照颜色和强度
        if (normalizedTime < 0.25f)
        {
            // 清晨
            sunLight.color = Color.Lerp(Color.blue, Color.yellow, normalizedTime * 4);
            sunLight.intensity = Mathf.Lerp(0.2f, 1f, normalizedTime * 4);
        }
        else if (normalizedTime < 0.5f)
        {
            // 上午
            sunLight.color = Color.yellow;
            sunLight.intensity = 1f;
        }
        // 其他时间段的逻辑...
    }
}

2. 触发式光照变化

可以通过碰撞检测、UI 交互等方式触发光照的变化。当玩家进入特定区域时，场景中的灯光突然亮起；或者当玩家点击某个按钮时，改变场景的整体光照氛围。

using UnityEngine;

public class TriggerLight : MonoBehaviour
{
    public Light targetLight;
    public bool isTriggered;

    private void OnTriggerEnter(Collider other)
    {
        if (other.CompareTag("Player"))
        {
            isTriggered = true;
            targetLight.intensity = 2f;
        }
    }

    private void OnTriggerExit(Collider other)
    {
        if (other.CompareTag("Player"))
        {
            isTriggered = false;
            targetLight.intensity = 0.5f;
        }
    }
}

五.结语

通过深入理解和灵活运用 Unity 2023 的光照系统，无论是基础的属性调整，还是高级的代码控制和烘焙技巧，都能帮助开发者打造出更加逼真、富有表现力的虚拟场景，为玩家带来更加沉浸式的体验。希望本文的内容能对你在 Unity 开发中运用光照系统有所帮助。