【URP】Unity[内置Shader]烘焙光照BakedLit

【从UnityURP开始探索游戏渲染】专栏-直达

BakedLit Shader的作用与原理

BakedLit是Unity URP(Universal Render Pipeline)中的一种着色模型，专门用于处理预烘焙光照的场景对象。它的核心作用是利用预计算的光照信息，避免实时光照计算的开销，从而提高渲染性能。

‌工作原理‌：

BakedLit Shader完全依赖烘焙的光照贴图(Lightmap)和光照探针(Light Probe)数据，不进行任何实时光照计算
它通过采样预烘焙的光照信息来模拟全局光照(Global Illumination)效果
适用于静态场景对象，要求物体标记为Static并设置光照模式为Baked或Mixed

与标准Lit Shader相比，BakedLit的优势在于性能开销极低，特别适合移动平台或需要大量静态物体的场景。

发展历史

BakedLit Shader随着Unity的渲染管线演进：

‌Built-in Render Pipeline时期‌：Unity早期版本已支持光照烘焙，但实现方式较为分散
‌URP引入2018年左右‌：将BakedLit作为标准着色模型之一，统一了跨平台实现
‌URP持续优化‌：随着URP成熟，BakedLit增加了对HDRP的兼容性，并优化了与光照探针的交互
‌Shader Graph支持‌：后期版本允许通过Shader Graph节点访问烘焙光照数据

具体使用方法

基本设置步骤

将场景中需要烘焙的物体标记为Static
在Window > Rendering > Lighting中配置烘焙参数
生成光照贴图(Bake Lightmap)
为材质选择URP > BakedLit着色器

代码示例

代码说明：

这是一个简化的BakedLit Shader示例
主要依赖URP的Lighting.hlsl库处理烘焙光照
实际使用时URP内置的BakedLit Shader已包含完整功能

BakedLitExample.shader

c 复制代码

Shader "Custom/BakedLitExample"
{
    Properties
    {
        _MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
    }
    SubShader
    {
        Tags { "RenderType"="Opaque" }

        Pass
        {
            HLSLPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag

            #include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Lighting.hlsl"

            struct Attributes
            {
                float4 positionOS : POSITION;
                float2 uv : TEXCOORD0;
            };

            struct Varyings
            {
                float2 uv : TEXCOORD0;
                float4 positionCS : SV_POSITION;
            };

            sampler2D _MainTex;

            Varyings vert(Attributes input)
            {
                Varyings output;
                output.positionCS = TransformObjectToHClip(input.positionOS.xyz);
                output.uv = input.uv;
                return output;
            }

            half4 frag(Varyings input) : SV_Target
            {
                half4 col = tex2D(_MainTex, input.uv);
                return col;
            }
            ENDHLSL
        }
    }
}

BakedGI_Example.shadergraph

c 复制代码

{
    "m_Nodes": [
        {
            "m_Id": "bakedgi_node",
            "m_Type": "UnityEditor.ShaderGraph.BakedGINode",
            "m_Position": { "x": 0, "y": 0 }
        },
        {
            "m_Id": "texture_sample",
            "m_Type": "UnityEditor.ShaderGraph.SampleTexture2DNode",
            "m_Position": { "x": -200, "y": 100 }
        },
        {
            "m_Id": "multiply",
            "m_Type": "UnityEditor.ShaderGraph.MultiplyNode",
            "m_Position": { "x": 200, "y": 0 }
        },
        {
            "m_Id": "master",
            "m_Type": "UnityEditor.ShaderGraph.UnlitMasterNode",
            "m_Position": { "x": 400, "y": 0 }
        }
    ],
    "m_Edges": [
        {
            "m_OutputSlot": "bakedgi_node_Output",
            "m_InputSlot": "multiply_A",
            "m_OutputNode": "bakedgi_node",
            "m_InputNode": "multiply"
        },
        {
            "m_OutputSlot": "texture_sample_Output",
            "m_InputSlot": "multiply_B",
            "m_OutputNode": "texture_sample",
            "m_InputNode": "multiply"
        },
        {
            "m_OutputSlot": "multiply_Output",
            "m_InputSlot": "master_Color",
            "m_OutputNode": "multiply",
            "m_InputNode": "master"
        }
    ]
}

Shader Graph中的应用

在Shader Graph中使用BakedLit效果主要有两种方式：

方法1：直接使用BakedLit Master节点(旧版)

创建Shader Graph时选择"BakedLit"模板
系统会自动生成基于BakedLit的着色器图

方法2：使用Baked GI节点(新版)

创建常规的Unlit或Lit Shader Graph
添加"Baked GI"节点获取烘焙光照数据
将节点输出连接到主节点的适当输入端口

Shader Graph示例

代码说明：

此JSON结构展示了Shader Graph中使用Baked GI节点的基本配置
Baked GI节点输出与纹理采样结果相乘，最终连接到主节点的Color输入
实际使用中可通过Unity编辑器可视化构建此关系

BakedLitExample.shader

c 复制代码

Shader "Custom/BakedLitExample"
{
    Properties
    {
        _MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
    }
    SubShader
    {
        Tags { "RenderType"="Opaque" }

        Pass
        {
            HLSLPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag

            #include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Lighting.hlsl"

            struct Attributes
            {
                float4 positionOS : POSITION;
                float2 uv : TEXCOORD0;
            };

            struct Varyings
            {
                float2 uv : TEXCOORD0;
                float4 positionCS : SV_POSITION;
            };

            sampler2D _MainTex;

            Varyings vert(Attributes input)
            {
                Varyings output;
                output.positionCS = TransformObjectToHClip(input.positionOS.xyz);
                output.uv = input.uv;
                return output;
            }

            half4 frag(Varyings input) : SV_Target
            {
                half4 col = tex2D(_MainTex, input.uv);
                return col;
            }
            ENDHLSL
        }
    }
}

BakedGI_Example.shadergraph

c 复制代码

{
    "m_Nodes": [
        {
            "m_Id": "bakedgi_node",
            "m_Type": "UnityEditor.ShaderGraph.BakedGINode",
            "m_Position": { "x": 0, "y": 0 }
        },
        {
            "m_Id": "texture_sample",
            "m_Type": "UnityEditor.ShaderGraph.SampleTexture2DNode",
            "m_Position": { "x": -200, "y": 100 }
        },
        {
            "m_Id": "multiply",
            "m_Type": "UnityEditor.ShaderGraph.MultiplyNode",
            "m_Position": { "x": 200, "y": 0 }
        },
        {
            "m_Id": "master",
            "m_Type": "UnityEditor.ShaderGraph.UnlitMasterNode",
            "m_Position": { "x": 400, "y": 0 }
        }
    ],
    "m_Edges": [
        {
            "m_OutputSlot": "bakedgi_node_Output",
            "m_InputSlot": "multiply_A",
            "m_OutputNode": "bakedgi_node",
            "m_InputNode": "multiply"
        },
        {
            "m_OutputSlot": "texture_sample_Output",
            "m_InputSlot": "multiply_B",
            "m_OutputNode": "texture_sample",
            "m_InputNode": "multiply"
        },
        {
            "m_OutputSlot": "multiply_Output",
            "m_InputSlot": "master_Color",
            "m_OutputNode": "multiply",
            "m_InputNode": "master"
        }
    ]
}

实际应用场景

‌静态场景光照‌：如室内环境的墙壁、地板等静态物体
‌移动平台优化‌：对性能敏感的平台，使用BakedLit替代实时光照
‌光照探针适配‌：动态物体在烘焙光照环境中的光照效果适配

BakedLit Shader是URP管线中实现高性能静态光照的关键工具，合理使用可以显著提升场景渲染效率，特别是在移动设备或大型场景中

【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，🙏）