Unity中的HDRP(三十四):屏幕空间全局光照（SSGI）

一、SSGI 核心概念与原理

屏幕空间全局光照（SSGI）是 HDRP 中通过屏幕深度和颜色缓冲计算漫反射光反弹的功能，用于模拟光线在场景中的多次反射效果（如墙壁反射的间接光照）

。其核心特点包括：

• 替代传统光照方案：启用后会替代光照贴图和光照探针的数据，直接计算动态间接光照。
• 光线追踪升级（RTGI）：在 SSGI 基础上支持光线追踪全局光照（RTGI），通过光线追踪技术实现更真实的光照反弹，属性会随光线追踪启用状态变化。

二、启用 SSGI 的步骤

1. 全局功能开启（HDRP 资产设置）
   • 打开 HDRP 资产，在 Lighting 中勾选 Screen Space Global Illumination。
2. 相机帧设置启用
   • 在 Project Settings > HDRP Global Settings > Frame Settings 中，为相机默认帧设置启用 Screen Space Global Illumination。

三、通过体积（Volume）添加 SSGI 效果

1. 操作步骤
   • 在场景中选中含 Volume 组件的对象（如场景设置对象），在检查器中点击 Add Override > Lighting > Screen Space Global Illumination。
   • 该 Volume 影响的相机将应用 SSGI 效果。

四、追踪模式（Tracing Modes）详解

模式	原理	适用场景	限制
光线步进（Ray Marching）	基于屏幕空间的光线步进算法，沿视线方向搜索屏幕内物体的光照反弹。	移动端、性能优先项目、无光线追踪硬件的场景。	透明自发光材质仅在特定渲染阶段生效。
光线追踪（Ray Tracing）	通过光线追踪技术计算全局光照，支持屏幕外物体的光照反弹（需硬件支持）。	PC / 主机高端项目、追求真实光照的场景。	不支持透明自发光材质和贴花，依赖显卡光线追踪功能。
混合模式（Mixed）	屏幕内物体用光线步进，屏幕外物体用光线追踪，结合两者优势。	延迟渲染模式下、需兼顾屏幕内外光照的复杂场景。	仅在延迟渲染模式有效，透明物体和变形网格可能出现视觉偏差。

五、关键属性解析（以屏幕空间模式为例）

属性	作用描述
Quality	控制效果质量，越高越耗性能（影响采样数和光线步数）。
Max Ray Steps	光线步进的最大步数，步数越多光照反弹越精确，但性能消耗越大。
Denoise	启用时空降噪滤镜，减少光线追踪 / 步进产生的噪点（如颗粒感）。
Depth Tolerance	控制深度缓冲对比的容差，帮助光线穿透薄物体（如纸片）找到后方光照。
Ray Miss	光线未找到交点时的处理方式： - 反射探针 / 天空 / 两者 / 无（默认使用两者）。

六、光线追踪模式（RTGI）特殊属性

属性	作用描述
Sample Count	每像素每帧的光线采样数，增加会线性提升计算时间（质量模式下生效）。
Bounce Count	光线反弹次数，次数越多光照越真实，但消耗呈指数级增长（质量模式下生效）。
Layer Mask	定义光线追踪处理的图层，可隔离部分物体（如只计算地面或建筑的光照）。

七、混合模式（Mixed）注意事项

• 渲染模式限制：仅在延迟渲染（Deferred）模式下有效，正向渲染（Forward）不支持。
• 透明物体问题：透明物体（如玻璃）在混合模式中可能无法正确参与光照计算，需手动调整。
• 变形网格偏差：若物体使用顶点动画（如悬崖变形），光线追踪可能仍基于原始网格计算，导致光照与视觉不符。

八、性能优化与限制

1. 兼容性限制
   • SSGI 与反射探针不兼容，启用后反射探针不再影响间接光照。
   • 延迟渲染模式下，SSGI 会与环境光遮蔽（AO）结合，但自发光材质的 AO 效果会被强制设为 1（完全不遮挡）。
2. 优化技巧
   • 降低 Max Ray Steps 和 Sample Count 以减少性能消耗。
   • 启用 Half Resolution Denoiser 以半分辨率降噪，平衡质量与性能。

九、通俗类比总结

• SSGI：像 “屏幕内的光照侦探”，在当前画面中搜索物体间的光线反弹（如墙面反射的灯光），但看不到屏幕外的物体。
• RTGI：升级为 “全场景侦探”，能用光线追踪 “看到” 屏幕外的物体，但需要高端显卡（如 RTX 系列）支持。
• 混合模式：类似 “分工合作”，屏幕内用快速搜索（光线步进），屏幕外用精准调查（光线追踪），适合复杂场景但有渲染模式限制。

通过合理配置 SSGI/RTGI，可在 HDRP 中实现动态、真实的全局光照效果，替代传统烘焙方案，尤其适合需要实时光照变化的场景（如昼夜循环、动态光源影响）。