怎么在Unity中实现全局光照烘焙的动态更新？

怎么在Unity中实现全局光照烘焙的动态更新？

全局光照（Global Illumination, GI）烘焙在 Unity 中是提升场景视觉效果的重要手段，通过预先计算光线反弹，可以模拟更真实的光照效果。然而，烘焙的光照贴图本质上是静态的，一旦场景中的物体位置或光照环境发生变化，烘焙效果就会失效。因此，如何在 Unity 中实现全局光照烘焙的动态更新，成为一个值得探讨的问题，也是提升游戏真实感和交互性的关键。

动态更新烘焙的全局光照，从根本上讲，就是要能够在运行时根据场景变化重新计算光照贴图或间接光照信息。这本身就是一个计算量巨大的挑战，因此，实际应用中通常采用折衷的方案，在性能和视觉效果之间找到平衡。以下是一些常用的方法和策略：

1. 使用 Light Probes 辅助动态物体：

Light Probes 是 Unity 中用于收集和传递光照信息的球谐函数探针。它们可以采样场景中的光照信息，并将这些信息应用于动态物体。 虽然Light Probes 本身不是动态更新光照贴图，但它可以让动态物体获得与静态烘焙场景相匹配的光照效果。 具体步骤如下：

Light Probes 的优点是性能消耗相对较低，但缺点是精度有限。Light Probes 的光照信息是根据其周围的静态光照计算的，无法完全捕捉动态光照变化。因此，当光照变化剧烈或者动态物体需要精确的光照信息时，Light Probes 可能无法满足需求。

2. 使用 Reflection Probes 反射探针：

Reflection Probes 用于捕捉场景的反射信息。 虽然不是直接用于全局光照，但它可以极大地增强场景的真实感，特别是在光滑表面上。 和 Light Probes 一样，Reflection Probes 也可以动态更新，从而反映场景中动态变化带来的反射改变。

动态更新 Reflection Probes 会带来一定的性能开销，因此需要谨慎使用。可以考虑仅在特定区域或特定时间更新 Reflection Probes，以降低性能压力。

3. 使用 Mixed Lighting 混合光照模式：

Mixed Lighting 模式允许将一部分光照设置为烘焙，另一部分光照设置为实时计算。 这为动态更新全局光照提供了一定的灵活性。 在 Mixed Lighting 模式下，Direct 光源可以设置为 "Baked", "Shadowmask" 或 "Subtractive"，而间接光照则仍然通过光照贴图烘焙。

Mixed Lighting 模式的优点是可以在一定程度上平衡性能和视觉效果。 但它也存在一些局限性。 例如，使用 "Shadowmask" 模式时，阴影质量可能会受到影响。 选择哪种模式取决于具体的需求和场景的特点。

4. 考虑 Progressive Lightmapper 中的 CPU Lightmapper 与 GPU Lightmapper 之间的区别：

Unity 的 Progressive Lightmapper 提供了两种光照贴图计算方式：CPU Lightmapper 和 GPU Lightmapper。 CPU Lightmapper 使用 CPU 进行计算，通常更稳定，但速度较慢。 GPU Lightmapper 使用 GPU 进行计算，速度更快，但对硬件的要求更高，并且可能存在一些兼容性问题。

在考虑动态更新光照贴图时，需要权衡 CPU Lightmapper 和 GPU Lightmapper 的优缺点。 如果对光照贴图的更新频率要求较高，并且硬件条件允许，可以使用 GPU Lightmapper。 如果对稳定性要求较高，或者硬件条件有限，可以使用 CPU Lightmapper。 此外，可以使用 Lightmap Streaming，它只加载视锥体内的光照贴图，从而减少内存占用，但是当摄像机快速移动的时候可能会出现光照贴图的加载延迟现象。

5. 使用 Light Layers 光照层：

光照层允许你将场景中的物体和光源分配到不同的层，从而可以对不同的物体和光源应用不同的光照设置。 虽然不是直接用于动态更新光照贴图，但是可以通过使用光照层来隔离动态物体和静态物体，从而更精细地控制光照效果。

例如，可以将动态物体分配到一个单独的光照层，并对该层应用实时光照，而静态物体则使用烘焙的光照贴图。 这可以减少动态更新光照贴图的范围，从而提高性能。

6. 通过脚本控制光照贴图的更新：

Unity 提供了 API，允许开发者通过脚本动态控制光照贴图的生成和应用。 这种方法是最灵活的，但也需要较高的技术水平。 可以使用 `Lightmapping.BakeAsync()` 函数异步烘焙光照贴图，并使用 `LightmapData` 类来访问和修改光照贴图数据。 需要注意的是，频繁地烘焙光照贴图会带来巨大的性能开销，因此需要谨慎使用。

动态更新光照贴图的示例代码片段 (仅为演示，实际应用需要进行优化)：

7. 使用第三方插件：

Unity Asset Store 中有一些第三方插件可以帮助实现全局光照的动态更新。 这些插件通常提供了更高级的功能和更友好的用户界面，可以简化开发流程。 但是，在使用第三方插件时，需要注意其性能和兼容性。

总而言之，在 Unity 中实现全局光照烘焙的动态更新是一个复杂的问题，没有一种通用的解决方案。 需要根据具体的需求和场景的特点，选择合适的方法和策略。 权衡性能和视觉效果，并进行充分的优化，才能实现最佳的效果。