【光照】[自发光Emission]以UnityURP为例

【从UnityURP开始探索游戏渲染】专栏-直达

自发光的基本原理

$Cemissive=Memissive$
自发光是物体表面主动发射光线的现象，在光照模型中通常作为独立于外部光源的附加项。其核心特点是不受其他光照影响，但可以影响周围环境。
实现流程

• ‌定义发射颜色和强度‌：确定基础发光颜色和亮度
  
• ‌纹理采样 可选‌：使用纹理控制发射图案
  
• ‌HDR处理‌：支持高于1.0的亮度值
  
• ‌后期处理集成‌：与Bloom等效果结合
  
• ‌间接光照贡献 可选‌：影响全局光照
  

Unity URP中的实现方案

核心实现位置

在URP中，自发光主要在以下文件中实现：

• Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Lighting.hlsl
  
• Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/SurfaceInput.hlsl
  

关键代码实现

• unity_emission_shader
  1. half3 Emission(half3 emissionColor)
  2. {
  3.     #if defined(_EMISSION)
  4.         return emissionColor * _EmissionColor.rgb * _EmissionStrength;
  5.     #else
  6.         return 0;
  7.     #endif
  8. }

  复制代码
• Lighting.hlsl 部分示意
  1. half3 CalculateFinalColor(
  2.     InputData inputData,
  3.     SurfaceData surfaceData)
  4. {
  5.     // 基础光照计算
  6.     half3 color = ApplyLighting(inputData, surfaceData);
  7.    
  8.     // 添加自发光
  9.     color += surfaceData.emission;
  10.    
  11.     return color;
  12. }

  复制代码

实现特点

‌材质属性配置‌：

• _EmissionColor: 发光颜色(RGB)
  
• _EmissionMap: 发光纹理(可选)
  
• _EmissionStrength: 强度乘数
  

‌HDR支持‌：

• 通过FrameBuffer的HDR格式支持高亮度值
  
• 与Post-processing Stack的Bloom效果协同工作
  

‌全局光照集成‌：

• 通过Light Probe Proxy Volume影响动态物体
  
• 参与Reflection Probe的反射计算
  

‌性能优化‌：

• 使用#if defined(_EMISSION)编译分支
  
• 无发光材质自动跳过相关计算
  

URP选择此方案的原因

‌艺术家友好‌：

• 直观的颜色和强度参数
  
• 纹理支持实现复杂发光图案
  

‌物理合理性‌：

• 正确的能量守恒处理
  
• HDR范围符合真实世界亮度
  

‌性能平衡‌：

• 轻量级实现不影响基础渲染性能
  
• 与URP的轻量级设计理念一致
  

‌扩展性‌：

• 容易与后期效果集成
  
• 支持自定义着色器变体
  

‌跨平台一致性‌：

• 在移动端和高端PC上表现一致
  
• 自动适配不同渲染管线配置
  

在URP中，自发光实现既保持了足够的表现力，又维持了轻量级的计算开销，特别适合移动平台和需要大量发光物体的应用场景。

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