【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

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

cpp 复制代码

half3 Emission(half3 emissionColor)
{
    #if defined(_EMISSION)
        return emissionColor * _EmissionColor.rgb * _EmissionStrength;
    #else
        return 0;
    #endif
}

Lighting.hlsl 部分示意

cpp 复制代码

half3 CalculateFinalColor(
    InputData inputData,
    SurfaceData surfaceData)
{
    // 基础光照计算
    half3 color = ApplyLighting(inputData, surfaceData);
    
    // 添加自发光
    color += surfaceData.emission;
    
    return color;
}

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。

【从UnityURP开始探索游戏渲染】专栏-直达

（欢迎点赞留言探讨，更多人加入进来能更加完善这个探索的过程，🙏）