[转载]Unite 2018 | Lightmap烘焙最佳实践

发布于 2018-07-04  6 次阅读


从Unity 5.0版本我们推出了Enlighten烘焙系统,在Unity 5.6版本开始增加了Progressive烘焙系统作为备选,但是直到Unity 2018.1正式版本才脱离Preview状态。现在国内大部分开发者主要都使用Enlighten系统进行Lightmap烘焙。作为Progressive系统极大优势的GPU加速还需要到今年年底才会推出,因此接下来一段时间内大部分国内游戏开发者应该还会继续使用Enlighten系统。

今天我们将由Unity技术支持工程师柳振东就针对Enlighten系统,和大家分享在GPU加速来临之前,如何加速Lightmap烘焙速度。

Lightmap烘焙主要考虑二点:时间消耗与烘焙质量。首先我们先想办法减少烘焙时间。

Reduce the Quality of Indirect Globally
通过调节Indirect Resolution来,我们可以降低全局间接光的质量。如下图所示,Indirect Resolution位于Lighting窗口的全局设置内,应该是大家最熟悉的参数之一了。

Indirect Resolution与Lightmap Resolution不同,并不会影响最终Lightmap中的像素密度,而是影响烘焙中间过程中生成的一张间接光Lightmap(对用户不可见)的像素密度。Indirect Resolution对于烘焙的时间影响需要了解下烘焙的过程。

Enlighten在计算场景的间接光分布时会先把场景按一定粒度体素化,然后把Mesh离散为称作Cluster的小块,然后再以Cluster为单位发射光线收集光强信息,因此Cluster的数量直接影响了烘焙过程中间接光部分的计算时间。而Indirect Resolution是决定Cluster数量的最直接参数,因此Indirect Resolution的大小会很大程度上影响烘焙的总体时间。

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Indirect Resolution

Indirect Resolution因为是决定间接光质量的,并不会影响最后出图的阴影效果,因此在保证间接光质量OK的情况下尽量调小这个值即可。

下图是我们对于不同场合下的建议值。场景中有多种场合的情况下可以统一设置一个参数后再对单独Mesh Renderer进行微调。

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Indirect Resolution建议值

Reduce the Lightmap Resolution
因为能直接影响最后Lightmap的像素密度,Lightmap Resolution应该是Lighting窗口中大家调整最频繁的参数了。降低这个值可以直接减少烘焙时间以及lightmap占用内存,而质量降低的代价以阴影质量的降低最为显著。一般建议设为Indirect Resolution的10倍大小。

Reduce the Amount of Object Calculated
减少需要参与烘焙的物体数量,光照质量不重要的物体使用Lightprobe或者LPPV进行着色。极端需求下可以全场景使用Lightprobe着色。

这里大概说下方案。因为Unity本身不会给Ligtmap static的物体传输Lightprobe数据到GPU,我们可以利用LightProbes.GetInterpolatedProbe(), SphericalHarmonicsL2.Evaluate() API来得到指定位置的插值LightProbe并得到颜色信息,这样我们可以序列化好这些数据(比如用texture)然后在shader中使用。

Reduce the Reflection Resolution
降低Reflection Probe以及Environment Reflections的分辨率。减少烘焙时间的同时极大降低内存占用。一般建议不要超过256,可以先设置为64,然后再根据效果适当往上调整。

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Reflection Resolution memory usage

Reduce Realtime UV Charts
减少Realtime UV Charts的数量,这里说的UV Charts不是最终lightmap的UV Charts,而是烘焙过程中生成的间接光Lightmap的UV Charts。

因为Enlighten的限制,每个Chart至少需要4*4=16个像素填充,因此Chart的数量越多总像素就越多,Cluster的数量也就越多了。所以对于一些形状不规则导致难以用较少的UV chart来展开的物体,例如碎石就应该不参与烘焙过程,使用Lightprobe进行着色。而对于Charts的数量,我们可以通过Scene view中的Global illumination->UV Charts模式来观察。如下图所示,颜色相同的表面使用同一个UV chart。

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Realtime UV Charts SceneView

对于那些明显UV Charts太散的Mesh Renderer,我们可以通过勾选Mesh Renderer组件上的Optimize Realtime UVS后调整Max Distance和Max Angle进行修正。这个过程我们需要保证Lighting窗口中的Auto Generate处于勾选状态,Scene view中的可视化才会同步更新。

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Adjust Realtime UV Charts

Reduce Clusters
前面我们做的事情归根究底就是为了减少Cluster的数量,除了上面提到的,我们可以通过Lightmap Parameters中的Cluster Resolution直接控制Cluster的密度。

Cluster Resolution的意思是烘焙中间过程的间接光Lightmap里一个texel可以容纳多少个Cluster。这个值一般建议设为0.3-0.6,同样我们可以通过Scene view中的Clustering模式来可视化Cluster的分布情况,如下图所示,方形的色块就是一个Cluster。

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Cluster Scene View

对于场景中间接光照不理想的物体,我们可以在这个模式下观察Cluster的密度是否过低,从而通过对物体的Mesh Renderer单独赋予Lightmap Parameters来调高Cluster Resolution。同理对于Cluster密度过大的地方,我们可以调低其Cluster Resolution。

通过以上所述手段我们尽可能把烘焙的时间流程缩短后,可能会发现某些地方的烘焙质量不够,我们可以通过下面列举的方法进行微调。

Selective Lightmap Scale
通过Mesh Renderer上的Scale in Lightmap调整特定物体在最终Lightmap中的像素密度。这个选项大家应该经常用到,需要提醒是:这个值并不能影响间接光的质量。因此在感觉物体接收到的间接光质量太差的情况下,调整这个值并不能起作用,这个时候需要调整间接光Lightmap的分辨率,后面会提到这个参数。

物体在最终Lightmap上的像素密度可以通过Scene view中的Baked Lightmap模式并勾选列表最下方的Show Lightmap Resolution来可视化,如下图所示。

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Baked Lightmap Resolution

Increase Indirect Quality Per Object
上面提到对特定物体提高间接光质量不能通过Scale In Lightmap参数,这时需要调整Lightmap Parameters中的Resolution参数。虽然Resolution参数位于Precomputed Realtime GI分类下,但是因为Baked GI也需要使用同一个系统计算间接光分布,因此这些参数直接影响Baked GI中的间接光计算过程。

我们可以通过Scene view中的Global Illumination->UV Charts并勾选列表最下方的Show Lightmap Resolution可视化物体在间接光Lightmap上的像素分布,如下图所示。

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间接光Lightmap Resolution

Play Around With UV Padding(Baked UV)
调整UV Chart间的Padding基本都是为了消除Chart之间的Color bleeding。Padding有二种类型,一种是同一个Mesh Render内的UV Chart间的Padding,一种是不同Mesh Render间Chart的Padding。前者需要通过模型制作软件调整,如果Lightmap UV让Unity生成的话也可以在模型导入选项中通过Pack Margin参数调整。后者通过Lighting窗口中的Lightmap Padding参数调整。

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Pack Margin

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Lightmap Padding

Remove the Compress Lightmaps Option
出于优化内存的考虑,一般开发者都会勾选Lighting窗口中的Compress Lightmaps选项。Lightmap压缩会让着色质量下降,反过来我们可以在Lightmap Resolution不高的情况下不勾选这个选项,有可能就能达到我们想要的质量。因为提高Lightmap Resolution的方式对于Lightmap大小的增加量并不可控,可能最后得到的Lightmap size比一开始不压缩的size还要大。因此在微调质量的时候可以尝试反勾选这个选项,也许会有意外的发现。

Play Around with Baked Shadow Angle
在阴影质量不佳而决定提高Lightmap Resolution之前,我们还可以尝试调整灯光上的Baked Shadow Angle对其烘焙阴影进行一定程度的模糊。参数如下图。

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Baked Shadow Angle

Blur the Lightmap
除了对阴影进行模糊,我们还能通过调整Lightmap Parameters中的Blur Radius参数对指定物体的lightmap进行整体模糊。在低lightmap精度要求下需要改善质量的时候不妨尝试下调整这个参数。一般建议设置在2-4之间。

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Blur Radius


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