「UnityShader笔记」12.Unity中的前向渲染(Forward Base)

Part1. Unity前向渲染的介绍

1.1 前向渲染的基本原理

前向渲染的主要特点是针对每个物体，对于每个光源都会分别进行一次光照计算，最后的颜色值是由所有光源的光照结果混合而成的，比如场景中有M个物体，N个光源，则渲染整个场景需要N × M个Pass，可以看到如果光源数目多，前向渲染的开销是非常巨大的

为了解决这个开销问题，选让引擎常常会限制在每个物体上进行逐像素光照的数目，Unity引擎也是这样做的

1.2 Unity中前向渲染的实现原理

Unity的前向渲染中，实现光照有三种方式：逐像素处理、逐顶点处理、球谐函数(SH)，它们的开销是依次递减的

Unity中，我们可以手动设置光照的重要度模式，有三种可选：Important, Not Important, Auto

设置为Important的光源，总是按照逐像素方式进行处理

设置为Not Important的光源，会按照逐顶点或者SH的方式处理

设置为Auto的光源，将由Unity根据光源对于物体的影响程度，对光源进行重要度排序，然后分配逐顶点、逐像素、SH方式的使用

1.3 Base Pass

前向渲染的Pass被分为两类：Base Pass 和 Additional Pass

Base Pass只会执行一次（如果定义了多个Bass Pass，也可能执行多次）

Bass Pass需要处理一个逐像素的平行光和其他所有逐顶点光源和SH光源，如果存在多个平行光，引擎会选择将最重要的平行光传递给Base Pass处理

环境光和自发光的实现也是在Base Pass中实现的，因为如果在Additional Pass中实现这些效果，由于Additional Pass是多次执行的，对于每个光源都会执行一次Additional Pass，这就会造成多个环境光和自发光的叠加，这是我们不希望看到的，而Base Pass只会执行一次，适用于处理环境光和自发光

Bass Pass是默认开启阴影的

1.4 Additional Pass

Additional Pass是多次执行的，对于每个光源都会执行一次Additional Pass

Additional Pass需要对其余所有的逐像素光源进行处理，即每个逐像素光源调用一次Additional Pass

Additional Pass默认不开启阴影，我们也可以使用#pragma multi_compile_fwdadd_fullshadows代替#pragma multi_compile_fwdadd编译指令来开启阴影

Additional Pass需要开启混合模式，因为每个逐顶点光源是依次计算的，我们不能直接覆盖上一次的计算颜色，而需要进行混合

Part2.代码实现一个典型的前向渲染Shader

Pass {
        // Pass for ambient light & first pixel light (directional light)
        Tags { "LightMode"="ForwardBase" }

        CGPROGRAM

        // 需要添加base pass的编译指令
        #pragma multi_compile_fwdbase	

        #pragma vertex vert
        #pragma fragment frag

        #include "Lighting.cginc&#