全局光照?(GI) 系統(tǒng)可對(duì)光從表面反射到其他表面（間接光）的方式進(jìn)行建模，不僅僅局限于直接從光源照射到表面的光（直射光）。間接光照建模使得構(gòu)成虛擬世界的效果看起來更逼真且具有相關(guān)性，因?yàn)閷?duì)象會(huì)影響彼此的外觀。一個(gè)典型的例子是“滲色”，例如，陽光照射到紅色沙發(fā)上會(huì)導(dǎo)致紅光反射到其后面的墻壁上。另一個(gè)例子是陽光在洞穴入口照射到地面上并在內(nèi)部反射，因此洞穴的內(nèi)部也被照亮。

?Scene 視圖中的全局光照。注意間接光照的微妙效果。

GI 概念

視頻游戲和其他實(shí)時(shí)圖形應(yīng)用程序一直以來僅限于直接光照，而間接光照所需的計(jì)算運(yùn)行太慢，因此它們只能用于非實(shí)時(shí)情況，例如 CG 動(dòng)畫電影。對(duì)于游戲來說，解決此限制的一種方法是：僅為事先已知不會(huì)移動(dòng)的對(duì)象和表面（也就是處于靜態(tài)）計(jì)算間接光照。這樣，慢速計(jì)算可以提前完成，但由于對(duì)象不移動(dòng)，因此以這種方式預(yù)先計(jì)算的間接光在運(yùn)行時(shí)仍然是正確的。Unity 支持這種稱為“烘焙 GI”（也稱為“烘焙光照貼圖”）的技術(shù)，該技術(shù)以“烘焙”命名，是指間接光預(yù)先計(jì)算和存儲(chǔ)（烘焙）的過程。除了間接光之外，烘焙 GI 可以利用的計(jì)算時(shí)間更長(zhǎng)，與實(shí)時(shí)技術(shù)通常能夠?qū)崿F(xiàn)的效果相比，烘焙 GI 可以通過面光源和間接光生成更逼真的柔和陰影。

此外，Unity 5.0 還增加了對(duì)稱為“預(yù)計(jì)算實(shí)時(shí) GI”的新技術(shù)的支持。它仍然需要類似于上面提到的烘焙的預(yù)計(jì)算階段，并且它仍然限于靜態(tài)對(duì)象。然而，這項(xiàng)技術(shù)不僅在構(gòu)建場(chǎng)景時(shí)預(yù)先計(jì)算場(chǎng)景中光線反射的方式，而且還會(huì)預(yù)先計(jì)算所有可能的光線反射并對(duì)此信息進(jìn)行編碼以便在運(yùn)行時(shí)使用。因此，它主要針對(duì)所有靜態(tài)對(duì)象回答了以下問題：“如果光線照射到這個(gè)表面，光線會(huì)反射到哪里？”Unity 然后保存關(guān)于光可以傳播的路徑的信息以備后用。最終光照將在運(yùn)行時(shí)完成，方法是將存在的實(shí)際光饋送到這些先前計(jì)算的光傳播路徑中。

這意味著光照的數(shù)量和類型、位置、方向和其他屬性都可以更改，而且間接光照也會(huì)相應(yīng)更新。同樣，也可以改變對(duì)象的材質(zhì)屬性，例如它們的顏色、它們吸收的光量或它們自身發(fā)出的光量。

雖然預(yù)計(jì)算實(shí)時(shí) GI 也會(huì)產(chǎn)生柔和陰影，但較之于使用烘焙 GI 可以實(shí)現(xiàn)的精細(xì)程度，預(yù)計(jì)算實(shí)時(shí) GI 通常必須更加粗糙，除非場(chǎng)景非常小。另外請(qǐng)注意，雖然預(yù)計(jì)算實(shí)時(shí) GI 在運(yùn)行時(shí)執(zhí)行最終光照，但它會(huì)對(duì)多個(gè)幀迭代執(zhí)行，因此如果在光照中進(jìn)行了重要更改，則需要更多幀后才能完全生效。雖然這對(duì)于實(shí)時(shí)應(yīng)用程序來說足夠快，但如果目標(biāo)平臺(tái)具有非常有限的資源，那么最好是使用烘焙 GI 以獲得更好的運(yùn)行時(shí)性能。

GI 的局限性

烘焙 GI 和預(yù)計(jì)算實(shí)時(shí) GI 都有局限性：只有靜態(tài)對(duì)象可以包含在烘焙/預(yù)計(jì)算中，因此移動(dòng)的對(duì)象不能將光反射到其他對(duì)象上，反之亦然。然而，這兩種 GI 仍然可以使用光照探針從靜態(tài)對(duì)象中拾取反射光。光照探針是在烘焙/預(yù)計(jì)算期間測(cè)量（探測(cè)）光照的場(chǎng)景位置，然后在運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)將使用來自某些探針（對(duì)象在任何給定時(shí)刻最接近的探針）的值來估算照射到非靜態(tài)對(duì)象的間接光。例如，在白色墻壁旁邊卷起的紅色球不會(huì)將其顏色滲透到墻壁上，但是紅色墻壁旁邊的白色球可以通過光照探針從墻壁上拾取紅色。

GI 效果示例

• 改變方向光的方向和顏色來模擬太陽在天空中移動(dòng)的效果。通過修改天空盒以及方向光，可以創(chuàng)建在運(yùn)行時(shí)更新的逼真時(shí)間變化效果。（實(shí)際上，新的內(nèi)置程序化天空盒可以輕松實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)）。

• 隨著一天中時(shí)間的推移，通過窗戶流入的陽光穿過地板移動(dòng)，這種光照逼真地在房間周圍反射，并反射到天花板。當(dāng)陽光照射到紅色沙發(fā)上時(shí)，紅色光會(huì)反射到它背后的墻壁上。 將沙發(fā)的顏色從紅色變?yōu)榫G色會(huì)導(dǎo)致其后面墻壁上的顏色也從紅色變?yōu)榫G色。

• 模擬霓虹燈招牌材質(zhì)的放射性的動(dòng)畫效果，開啟后便會(huì)在周圍開始發(fā)光。