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傥不蜕贤光照探针的作用

光照探针(Light Probes)是Unity中用于解决动态物体间接光照问题的核心技术，主要作用包括：

?为动态物体提供间接光照?：在静态场景中，动态物体无法直接使用烘焙光照贴图，光照探针通过存储空间中的光照信息，让动态物体也能获得与静态环境一致的间接光照效果。

?提升视觉一致性?：通过插值计算，使移动中的物体能够平滑过渡不同区域的光照氛围，避免光照突变带来的不协调感。

?优化性能?：相比全实时全局光照计算，光照探针使用预计算数据，运行时只需简单插值，性能消耗极低。

?支持复杂光照效果?：能捕捉颜色渗色、柔和阴影等高级光照现象，提升场景真实感。

发展历史

光照探针技术在Unity中的演进可分为三个阶段：

?传统光照探针组Light Probe Group?：早期版本中需要手动放置探针点，形成三维网格覆盖动态物体活动区域。

?自适应探针体积Adaptive Probe Volumes?：在URP中引入的自动化解决方案，根据场景几何密度自动生成探针网格，支持大规模开放世界（Unity6 URP开始支持）。

?URP探针体积系统?：进一步优化存储和加载机制，支持流式传输和动态光照切换(如昼夜循环)。

内部实现原理

光照探针的核心技术实现包括以下方面：

数据采集与存储

使用球谐函数(SH)编码存储光照信息，通常采用三阶SH以平衡精度和性能。

每个探针点记录来自各个方向的入射光信息(主要是间接光)。

数据以"砖块"(Brick)结构组织，高密度区域使用4x4x4小网格(间距1-3米)，低密度区域使用大网格(间距9-27米)。

运行时插值机制

动态物体的包围盒位置确定其所在的四面体，从四个顶点探针插值获取光照。

URP使用每像素8探针采样和三线性插值，消除传统方法的接缝问题。

插值权重基于物体到各探针的距离和相对位置计算。

技术限制

不适合大面积平坦或凹面物体，可能产生光照异常。

无法表现高频光照细节(受SH阶数限制)。

动态物体不会贡献间接光到环境中。

自适应探针体积(APV)

自适应探针体积(Adaptive Probe Volumes)是Unity URP渲染管线中用于优化间接光照烘焙的核心技术，它通过自动化生成探针网格，动态适配场景几何密度，实现高效的光照数据采样与存储?。

核心特性

?自动生成探针网格?：基于场景几何密度自动生成规则排列的探针点，无需手动放置?

?自适应密度控制?：高密度区域(如室内细节)使用小间距探针(1-3米)，低密度区域(如开放地形)使用大间距探针(9-27米)?

?高质量光照采样?：每像素从8个最近探针采样数据，通过三线性插值混合结果，消除传统光照探针组的接缝问题?

?流式加载支持?：支持运行时动态加载/卸载探针数据，适用于开放世界场景?

与传统光照探针的对比

特性 APV探针体积 传统Light Probe Group

生成方式 自动基于几何密度生成 手动放置

采样精度 每像素8探针采样，无接缝 按物体插值，可能产生接缝

内存管理 自适应优化，支持流式加载 固定密度，内存占用不可控

适用场景 大开放世界、动态物体 小型场景、静态布局

具体使用方法

基础设置流程

?启用APV系统?：

在URP配置文件中(LightProbeSystem)选择APV选项?

或通过代码：LightProbeSystem.current = new AdaptiveProbeVolumeSystem();

?创建探针体积?：

在场景中创建AdaptiveProbeVolume对象

调整其范围覆盖需要照明的区域?

设置MinProbeSpacing控制最小探针密度(提高精度)?

?烘焙光照?：

打开Window > Rendering > Lighting面板

点击Generate Lighting进行烘焙?

启用Skycclusion以获得环境光照影响?

高级配置技巧

?光源设置?：

将光源设置为混合或烘焙模式

确保动态物体不标记为Static?

?性能优化?：

使用Probe Volumes的流式加载功能减少内存占用?

对移动物体采用"潜在可见集增量更新"策略?

?动态光照切换?：

通过Lighting Scenes实现昼夜循环等动态光照切换?

使用脚本控制探针数据的加载/卸载?

实际应用示例

示例1：室内场景光照设置

csharp

// 创建自适应探针体积

AdaptiveProbeVolume apv = new GameObject("APV_Indoor").AddComponent();

apv.minProbeSpacing = 1.5f;// 设置高密度探针间距

apv.bounds = new Bounds(transform.position, new Vector3(20, 10, 20));// 设置体积范围// 烘焙光照

LightProbeSystem.current.BakeProbes();

示例2：开放世界流式加载

csharp

// 设置流式加载参数

AdaptiveProbeVolumeSystem system = LightProbeSystem.current as AdaptiveProbeVolumeSystem;

system.streamingDistance = 100f;// 设置流式加载距离

system.streamingPriority = 0.8f;// 设置加载优先级// 动态加载/卸载探针数据

void OnEnable() {

system.LoadProbesInRange(transform.position, 50f);

}

void OnDisable() {

system.UnloadProbesInRange(transform.position, 50f);

}

常见问题解决方案

?光照接缝问题?：

确保MinProbeSpacing设置合理，高变化区域增加探针密度?

检查物体是否完全包含在探针体积范围内?

?性能优化?：

使用Probe Volumes的流式加载功能?

对静态物体使用光照贴图，动态物体使用APV?

?动态物体光照异常?：

确保动态物体不标记为Static?

检查探针体积是否覆盖动态物体活动区域?

URP中的光照探针实现示例

基本设置流程

?创建光照探针组?：

在Hierarchy中右键 > Light > Light Probe Group。

或通过代码：GameObject.AddComponent()。

?布置探针点?：

手动模式：在Scene视图中移动、添加或删除探针点。

自动模式：使用脚本根据场景几何自动生成探针布局。

?烘焙光照?：

确保动态物体不标记为Static。

打开Window > Rendering > Lighting面板，点击Generate Lighting。

?验证效果?：

选择动态物体，Scene视图会显示影响它的探针点(黄色连线)。

移动物体观察光照平滑过渡效果。

高级配置技巧

?探针密度优化?：

高变化区域(如墙角、门窗附近)增加探针密度。

开放空间减少探针数量以节省内存。

?混合光照模式?：

csharp

// 在Shader中结合直接光和探针间接光

UnityLight light;

light.color = _LightColor0.rgb * atten;

light.dir = lightDirection;

// 获取探针光照

light.indirect = ShadeSH9(float4(worldNormal,1));

// 最终光照计算

half4 c = UNITY_BRDF_PBS(albedo, specular, oneMinusReflectivity, smoothness,

worldNormal, viewDir, light, indirectLight);

?性能优化?：

使用Light Probe Proxy Volume处理大型动态物体。

启用Probe Volumes的流式加载功能减少内存占用。