GJM ： 【技术干货】给The Lab Renderer for Unity中地形添加阴影

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The Lab Renderer for Unity是Valve针对VR在Unity的体验渲染器，提高VR的渲染效率，更多的大家可以查相应资料，在这，说个The Lab Renderer for Unity现阶段的问题，可能是第一版，在地形并不能接受Valve渲染产生的阴影，对应地形上的树啥的也不能产生阴影，经过相应修改后，如下是改动后的效果图。　　

　　

　　我们首先需要分析下Lab Renderer的基本渲染流程，主要代码在ValveCamera中，可以看到，渲染流程还是很简单的，相应的Lab Renderer文档也首先点明了，前向单通道渲染。

　　我们知道在以前如Ogre2.0以前的前向渲染时，如果有多个灯光，是需要多次PASS来叠加光源得到效果，嗯，Unity本身也是这样处理的，这样灯光越多，灯光与模型就是L*M的关系，所以大家开始采用后向渲染，把模型相应数据渲染到GBuffer中，然后与光源计算得到正确显示，只需要L+M，虽然延迟渲染解决了多光源的问题，但是如下透明度，硬件AA，复杂材质，大量带宽是延迟渲染比较难搞的部分。

　　而在VR中，延迟渲染前没有比较好用的空间AA算法，一般来说在VR中，采用后向抗锯齿算法，一些UI还有字体还是还看到锯齿，而VR眼睛分辨率比主机高的多，GBuffer你搞低了效果不好，大一点，双摄像头需要的显存带宽更是比主机多了去，所以当你导入Stream VR的包时，都会让你选择前向渲染，嗯，前向渲染的问题前面说了，多光源，而ValveCamera主要就是来解决如何在前向渲染里的单Pass里渲染多个光源的。

　　Lab Renderer会要求你在每个实时光源下挂一个ValveRealtimeLight脚本，这个脚本主要是收集所有实时光源，然后在渲染时做二件事情，都是在OnPreCull之前，一是生成光源阴影图(RenderShadowBuffer)，二是把所有灯光的信息填入到vr_lighting.cginc中的ValveVrLighting的const buffer中。

　　在以每个光源位置与方向来渲染当前的模型来生成阴影，不同类型光源会有些不同，如方向光，位置移到老后面，FOV也需要调整，肯定要保证所有模型都渲染到，而Point光源，需要渲染六个面，只有spot光源，其属性与Camera对应，不需要啥特殊处理，渲染的RenderTarget只需要一个差不多类似深度的值就行了，所有RenderTarget全在m_shadowDepthTexture中，根据在每个ValveRealtimeLight脚本中设置的大小自动选择一个位置，注意在场景中的任何地方不能有摄像机视野内的所有光源的ValveRealtimeLight设置的大小加起来不能超过m_shadowDepthTexture本身的大小。

　　然后就是写入所有灯光的信息到ValveVrLighting的const buffer中，在UpdateLightConstants这个方法中，其实这个过程和Ogre2.1的灯光处理很类似，大家可以看我以前写的 Ogre2.1 灯光与阴影，当然Ogre2.1会复杂的多，采用的是Forward+，会把屏幕分成N多小格，每个小格确定受到那些光源的影响，不过思路确实有很多是一样的。

　　明白了Lab Renderer做了啥，我们才开始做最主要的部分，替换地形着色器的代码，使之采用上面的m_shadowDepthTexture来产生阴影，并去掉原来的光照计算，采用Lab Renderer的光照算法，注意在这，我们还是想要能够使用Unity本身的地形编辑器，所以我们并不是简单把地形着色器有材质改成使用Custom,我们需要替换他本身的Standard地形着色器代码，在Unity5以后，对应shader文件为Standard-FirstPass.shader，我们要做的就是，把Standard-FirstPass.shader与vr_standard.shader终合起来，地形表面的颜色采用的Standard-FirstPass.shader里的SplatmapMix方法，而阴影以及光源影响在vr_standard.shader中的ComputeLighting方法。

　　需要注意的，Standard-FirstPass.shader本身做为SurfaceShader，提供的Input并不满足我们ComputeLighting想要的参数，所以我们需要先看下Standard-FirstPass.shader生成完整的，包含顶点，片断着色器的代码，如下最下面的按钮：

　　

　　注意，产生的文件会有很多Pass,如每种Fog对应不同的Pass，在这我们只需要一个Pass就够了，其中Fog也让Lab Renderer里的vr_standard.shader中的处理方法来处理。

　　我们根据vr_standard.shader开始改造我们选择的一个Pass,首先我们要确认vr_standard.shader有那些预处理定义与相应操作是我们根本不需要的，或者是在地形中默认处理方式，可以简化大部分vr_standard.shader片断着色器中的代码，移除Standard-FirstPass.shader大部分片断着色器代码，添加vr_standard.shader片断着色器的代码，如前面所说，处理好Standard-FirstPass.shader里的SplatmapMix方法与vr_standard.shader中的ComputeLighting方法就成功了99%。如下是处理后的版本，还有Fog这边没有测试，大家自己去改，不麻烦。

　　文件链接：vr_terrain.zip

 Nature/Terrain/Standard

　　地形中的树开始很奇怪，为啥没有投射阴影，在RenderShadowBuffer时调用m_shadowCamera.RenderWithShader时，在Frame Debug中发现并没有把树加进来，后面把渲染树的shader找到看了下，发现RenderType都不是Opaque，那么一是改变相应树的shader,使RenderType为Opaque，二是直接在RenderWithShader第二个参数填string.Empty就行，这样会有一个问题，会把啥透明的都渲染进来。

　　其中vr_standard.shader与Standard-FirstPass.shader针对地形的混合，只是能看到阴影，如果想用，肯定还是要针对性的修改才行。