URP 渲染实战 / 第 8 章 环境光、光照贴图与反射探针 / 案例 8.5
案例 8.5动手烘焙：用 C# 算一张最简光照贴图进阶
目标：光照贴图到底存了什么？与其看 Lighting 窗口里的结果，不如自己算一张。我们写一个只有几十行的“迷你烘焙器”：场景是一块地面加两个球，只计算天空光的遮蔽（一次弹射），结果存成一张线性 HDR 贴图，再用一个简单的 Shader 当作间接漫反射使用。
烘焙器对每个纹素做的事情与 Progressive Lightmapper 的核心完全一样：从纹素位置向上半球发射余弦加权分布的光线，看不到天空（被球挡住）的方向贡献 0，能看到的贡献该方向的天空颜色，最后求平均。由于余弦加权采样的概率密度恰好是 cosθ/π，平均值直接就是 URP 约定下的 bakedGI（辐照度/π），与 SampleSH 的含义相同，可以无缝替换。
Assets/Cookbook/Ch08/ManualLightmapBaker.cs（节选：bake）
/// size：地面边长（米），地面是中心在原点、朝 +Y 的正方形，uv(0,0) 对应 (-size/2, 0, -size/2) /// spheres：遮挡球（xyz = 球心，w = 半径） /// 返回值：每个纹素存的是 URP 约定下的间接漫反射 bakedGI（= 辐照度 / π），线性空间 public static Texture2D BakeFloor(int resolution, float size, Vector4[] spheres, Func<Vector3, Color> sky, int samples = 256) { var tex = new Texture2D(resolution, resolution, TextureFormat.RGBAHalf, false, true) { name = "ManualLightmap", wrapMode = TextureWrapMode.Clamp, filterMode = FilterMode.Bilinear, hideFlags = HideFlags.DontSave }; var px = new Color[resolution * resolution]; int sq = Mathf.Max(1, Mathf.RoundToInt(Mathf.Sqrt(samples))); for (int y = 0; y < resolution; y++) for (int x = 0; x < resolution; x++) { var p = new Vector3(((x + 0.5f) / resolution - 0.5f) * size, 0.001f, ((y + 0.5f) / resolution - 0.5f) * size); Color sum = Color.black; for (int i = 0; i < sq; i++) for (int j = 0; j < sq; j++) { // 余弦加权的半球方向（法线 = +Y），pdf 与 cosθ/π 抵消 → 结果是可见天空的简单平均 float u1 = (i + 0.5f) / sq, u2 = (j + 0.5f) / sq; float r = Mathf.Sqrt(u1), phi = 2f * Mathf.PI * u2; var d = new Vector3(r * Mathf.Cos(phi), Mathf.Sqrt(1f - u1), r * Mathf.Sin(phi)); if (!Occluded(p, d, spheres)) sum += sky(d); } px[y * resolution + x] = sum / (sq * sq); } tex.SetPixels(px); tex.Apply(false, false); return tex; } // 光线与球求交：只要有一个球挡住就算被遮挡（不考虑球表面的二次反弹） static bool Occluded(Vector3 o, Vector3 d, Vector4[] spheres) { foreach (var s in spheres) { Vector3 oc = o - (Vector3)s; float b = Vector3.Dot(oc, d); float c = Vector3.Dot(oc, oc) - s.w * s.w; float h = b * b - c; if (h >= 0 && -b - Mathf.Sqrt(h) > 0) return true; } return false; }
Shader 很简单：间接漫反射从“光照贴图”取，直接光仍然实时计算——这正是 Baked Indirect 模式的分工。
Assets/Cookbook/Ch08/ManualLightmap.shader（节选：frag）
half4 frag(Varyings i) : SV_Target { half3 N = normalize(i.normalWS); half3 albedo = SAMPLE_TEXTURE2D(_BaseMap, sampler_BaseMap, i.uv.xy).rgb * _BaseColor.rgb; half3 baked = SAMPLE_TEXTURE2D(_BakedGI, sampler_BakedGI, i.uv.zw).rgb; if (_Mode > 1.5) return half4(baked, 1); // 直接看光照贴图里存了什么 // 间接漫反射：光照贴图（含天空遮蔽） 或 球谐（处处一样，没有遮蔽） half3 indirect = _Mode > 0.5 ? baked : SampleSH(N); // 直接光：实时主光 + 实时阴影 Light mainLight = GetMainLight(TransformWorldToShadowCoord(i.positionWS)); half3 direct = mainLight.color * saturate(dot(N, mainLight.direction)) * mainLight.shadowAttenuation; return half4(albedo * (indirect + direct), 1); }
void main() { vec3 N = normalize(normalWS); vec3 albedo = texture(_BaseMap, uv.xy).rgb * _BaseColor.rgb; vec3 baked = texture(_BakedGI, uv.zw).rgb; if (_Mode > 1.5) { fragColor = vec4(baked, 1.0); return; } // 直接看光照贴图里存了什么 // 间接漫反射：光照贴图（含天空遮蔽） 或 球谐（处处一样，没有遮蔽） vec3 indirect = _Mode > 0.5 ? baked : SampleSH(N); // 直接光：实时主光 + 实时阴影 Light mainLight = GetMainLight(TransformWorldToShadowCoord(positionWS)); vec3 direct = mainLight.color * saturate(dot(N, mainLight.direction)) * mainLight.shadowAttenuation; fragColor = vec4(albedo * (indirect + direct), 1.0); }
对比左右两图，差别集中在球与地面接触的区域。左图里球像是浮在地面上，这是只有 SH 环境光的场景最常见的观感问题；右图多出的那圈暗部，就是光照贴图的价值。真实的烘焙器还要做很多事：多次弹射（地面的光再反弹到球的底部）、从 Meta Pass 读取每个表面的反照率决定反弹光的颜色、降噪、处理 UV 接缝处的扩边（Dilation），以及按平台编码。它们是工程上的复杂度，原理就是这几十行代码。
注意这个案例是教学演示：我们没有通过
LightmapSettings 把贴图交给引擎，而是用一个自定义贴图属性直接采样。真实项目里请使用 Unity 的烘焙器；如果需要在运行时切换整套光照贴图（例如白天/夜晚两套烘焙结果），可以研究 LightmapSettings.lightmaps 与 Renderer.lightmapIndex、lightmapScaleOffset，此时贴图必须符合项目的光照贴图编码。本案例出自《URP 渲染实战》第 8 章「环境光、光照贴图与反射探针」。在章节中阅读上下文 →