Unity5中lightmap的坑

勤奋不止 2016-07-29

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Unity5中光照系统替换为Enlighten是非常大的革新。但是对手游来说，好处还未享受到，坑先踩上了。并且是我研究了两天都没有很好的解决办法的深坑。

我并没有系统的学过图形学，所以以下所说的内容都是自己的理解，可能存在错误的地方，敬请见谅。

所谓lightmap，就是用一组预先烘焙好的贴图来替代运行时光影计算。在Unity5之前使用的是beast系统，Unity5使用的是enlighten系统，新系统的好处是支持运行时光照计算，支持全局光。

作为使用者来说就是两个部分，一个是烘焙的部分，一个是加载的部分。

Unity5的lighting分页中有两个勾选，一个是precompute GI，一个是baked GI。一般来说手游还是无法承载precompute的计算量，从效率的角度考虑这两个GI系统在一个场景中只开启一个。我们使用baked GI，其实也就跟之前的光照系统差不多了。另外烘焙的过程真心慢（万一同时勾选了两个GI，那么就是慢上加慢），GI Cache文件夹如果不限制大小的话，动辄几十G，可见其计算量。

烘焙如果勾上auto则所有的烘焙结果存在GI Cache文件夹下，一般这种模式没有什么价值。点击Bake按钮进行烘焙，烘焙完成后会生成跟场景同名的文件夹，里面有光照贴图和一个lightmapsnapshot.asset文件。这个文件就是第一个坑。

光照贴图的加载原理其实很简单，每个renderer中记录了一个lightmapindex和lightmapscaleoffset，LightmapSetting中有一个全局的光照贴图的数组，包含当前场景中所有光照贴图的索引。每个renderer根据index和offset确定自己应该使用光照贴图的哪个部分，最终渲染出实际带光影的效果。

原本这些数据是存在每个renderer里面的，也即存在scene或者是prefab中。但是Unity5为了多场景合作编辑，把这些数据移到snapshot文件中了。场景中不再保存这些信息，snapshot中保存了场景中的renderer对应的光照数据是什么。但是Unity并没有提供访问snapshot的方法。所以原本很简单的问题在这里变得非常恶心。

由于snapshot中保存的是当前场景中的renderer的信息，所以拷贝新的renderer或者在代码中实例化一个物体都是没有光照信息的。如果场景中的物体保存为prefab，则光照信息也会丢失，因为此时场景中关联的是一个prefab文件，而场景物件是保存在prefab中的。

补充说明，snapshot中根据GameObject的udid来保存对应的光照信息。所以只要udid不变，则光照信息正常，只要改变，则光照信息丢失。所以新实例化的物体是没有光照信息的，这个要自己手动设置（其实也很简单，把原物体所有Renderer中的光照信息赋值给新物体中对应的Renderer就好）。如果烘焙的时候物体不是Prefab，后来保存为Prefab，或者原来烘焙的时候是Prefab，后来取消Prefab的关联，这两个操作都会使光照信息丢失。

一个简单的解决办法是将光照信息保存在一个组件上面，然后加载场景或者物体的时候再恢复。代码如下：

PrefabLightmapDataEditor.cs

[csharp]view plaincopy
using UnityEngine;  
using UnityEditor;  
using System.Collections;  
using System.Collections.Generic;  
  
public class PrefabLightmapDataEditor : Editor  
{  
    // 把renderer上面的lightmap信息保存起来，以便存储到prefab上面  
    [MenuItem("GameObject/Lightmap/Save", false, 0)]  
    static void SaveLightmapInfo ()  
    {  
        GameObject go = Selection.activeGameObject;  
        if (go == null) return;  
        PrefabLightmapData data = go.GetComponent<PrefabLightmapData>();  
        if (data == null) {  
            data = go.AddComponent<PrefabLightmapData>();  
        }  
  
        data.SaveLightmap();  
        EditorUtility.SetDirty(go);  
    }  
  
    // 把保存的lightmap信息恢复到renderer上面  
    [MenuItem("GameObject/Lightmap/Load", false, 0)]  
    static void LoadLightmapInfo()  
    {  
        GameObject go = Selection.activeGameObject;  
        if (go == null) return;  
  
        PrefabLightmapData data = go.GetComponent<PrefabLightmapData>();  
        if (data == null) return;  
  
        data.LoadLightmap();  
        EditorUtility.SetDirty(go);  
  
        new GameObject();  
    }  
  
    [MenuItem("GameObject/Lightmap/Clear", false, 0)]  
    static void ClearLightmapInfo()  
    {  
        GameObject go = Selection.activeGameObject;  
        if (go == null) return;  
  
        PrefabLightmapData data = go.GetComponent<PrefabLightmapData>();  
        if (data == null) return;  
  
        data.m_RendererInfo.Clear();  
        EditorUtility.SetDirty(go);  
    }  
}  

PrefabLightmapData.cs

[csharp]view plaincopy
using UnityEngine;  
using System.Collections;  
using System.Collections.Generic;  
using UnityEngine.Rendering;  
  
public class PrefabLightmapData : MonoBehaviour  
{  
    [System.Serializable]  
    public struct RendererInfo  
    {  
        public Renderer     renderer;  
        public int          lightmapIndex;  
        public Vector4      lightmapOffsetScale;  
    }  
      
    public List<RendererInfo> m_RendererInfo;  
  
    void Awake ()  
    {  
        LoadLightmap();  
        Debug.Log("--------------------------------------------");  
        var renderers = GetComponentsInChildren<MeshRenderer>();  
        foreach (var item in renderers) {  
            Debug.Log(item.lightmapIndex);  
        }  
  
        //      if (m_RendererInfo == null || m_RendererInfo.Count == 0)  
        //          return;  
        //        
        //      var lightmaps = LightmapSettings.lightmaps;  
        //      var combinedLightmaps = new LightmapData[lightmaps.Length + m_Lightmaps.Count];  
        //        
        //      lightmaps.CopyTo(combinedLightmaps, 0);  
        //      for (int i = 0; i < m_Lightmaps.Count; i++)  
        //      {  
        //          combinedLightmaps[i+lightmaps.Length] = new LightmapData();  
        //          combinedLightmaps[i+lightmaps.Length].lightmapFar = m_Lightmaps[i];  
        //      }  
        //        
        //      ApplyRendererInfo(m_RendererInfo, lightmaps.Length);  
        //      LightmapSettings.lightmaps = combinedLightmaps;  
    }  
  
    public void SaveLightmap()  
    {  
        m_RendererInfo.Clear();  
  
        var renderers = GetComponentsInChildren<MeshRenderer>();  
        foreach (MeshRenderer r in renderers) {  
            if (r.lightmapIndex != -1) {  
                RendererInfo info = new RendererInfo();  
                info.renderer = r;  
                info.lightmapOffsetScale = r.lightmapScaleOffset;  
                info.lightmapIndex = r.lightmapIndex;  
  
//                Texture2D lightmap = LightmapSettings.lightmaps[r.lightmapIndex].lightmapFar;  
//  
//                info.lightmapIndex = m_Lightmaps.IndexOf(lightmap);  
//                if (info.lightmapIndex == -1) {  
//                    info.lightmapIndex = m_Lightmaps.Count;  
//                    m_Lightmaps.Add(lightmap);  
//                }  
  
                m_RendererInfo.Add(info);  
            }  
        }  
    }  
  
    public void LoadLightmap()  
    {  
        if (m_RendererInfo.Count <= 0) return;  
  
        foreach (var item in m_RendererInfo) {  
            item.renderer.lightmapIndex = item.lightmapIndex;  
            item.renderer.lightmapScaleOffset = item.lightmapOffsetScale;  
        }  
    }  
}  

场景中的光照贴图的设置跟之前版本一样，直接设置LightmapSetting中的lightmap数组就可以了，光照贴图同样可以打包成assetbundle，只要能够正确的加载并设置就可以。

如果我们有做地图动态生成、动态加载等需求，那么就必须要自己处理lightmap的加载。大体思路是将场景中物体的光照信息（lightmapindex等）和当前场景的光照贴图（lightmapsetting中获取）保存成一个配置，然后运行时自己加载这些信息。不过这样做有一个前提是场景中的物体一定不能做成prefab，原因如前文所述。

如果不考虑场景的动态更新，那么就简化很多。一个场景一个Scene，每个场景自己烘焙，然后使用LoadLevelAdditive加载场景就可以了。Unity可以正确处理好光照贴图的合并和索引的更新。