UnityTips 之 灯光mask的实现方式

简介： 又接到了新的需求，对场景中的物体和灯光进行分组，即人物灯光只照人物，场景灯光只照场景，道具灯光只照道具，等。这个其实不论在哪个版本的引擎里都是最基础的功能支持，给物体分层，然后设置灯光的CullingMask 即可。也许是项目里的着色器大部分都是自己开发的，所以在URP 中面对这种情况时出现了一些 bug。
unity版本： 2022.3.14
管线：URP

背景

需求： 人物和场景分光源照射
结果： 分层设置后，两盏光还是会互相影响，即场景的灯光依然会照到人身上。使用 urp 自带的 lit 发现没有这个问题。剩下的事情就简单了，一路向前追。
意向中的原理： 在个人浅薄的理解中，这个功能非常简单，实属不应该出错。其实现过程基本应该是这样的：
在绘制物体前，收集影响物体的灯光，在这个阶段就可以确定哪些光是会影响当前物体的，这时候肯定也做了culling操作，剩下的就是把灯光参数传递到渲染结果，嗯~ 应该就是这么简单，实际在UPR中被啪啪打脸。

分析

经过逻辑跟踪对比，发现 URP 管线在渲染时，所有的灯光是一起传递的，没有在渲染前对物体所需要的灯光进行 culling 操作。
在其光源的 GetMainLight 中有这么一个属性 distanceAttenuation

GetMainLight

引擎使用 distanceAttenuation 这个来作为 maskculling 的标记，所以除了主光源（important）之外，其它光源都使用的是 AdditionalLight 逻辑，而具体当前光生不生效是通过 distanceAttenuation 在作为遮罩的，当不生效时直接就是个0，计算结果便为黑色。

     return LightingPhysicallyBased(brdfData, brdfDataClearCoat, light.color, light.direction, light.distanceAttenuation * light.shadowAttenuation, normalWS, viewDirectionWS, clearCoatMask, specularHighlightsOff);

虽然这玩意实现了灯光的分层影响，但是也增加的无用的灯光计算，而且单给物体的灯光影响数量也会受到现存光的影响。根据逻辑推测，这会有几个问题

• 本来设置的是一个物体可以接受4盏光，当场景中存在8盏光分为两个层，一个层四盏的时候（影响权重都一样），按照目前逻辑看，会有四盏灯在所有物体上都不生效，也就是每个层可能都会有灯光不全的现象。
• 再一个就是，一般开发的时候 additional light 的光照计算会做简单处理，所以光照结果会比主光逊色一些。如果分层的物体不在主光的culling内，则效果可能会打折扣。因为主光占用了它的主要渲染逻辑，但最终因为culling却给了个黑色。
• 还有一个就是，没有必要的计算逻辑依然参与了运算，所以一个物体分层内只有一站光，但它依然要计算其它光，只不过结果是黑色。
  所以引擎为何要这么设计呢，他的苦衷是啥呢