Unity中的阴影大小计算浅析

阴影大小计算

在Unity中，计算阴影贴图大小的方法如下：

1. 计算屏幕上灯光的“覆盖范围”

灯光在屏幕上照亮的矩形范围取决于灯光类型，具体如下：

• 方向（Directional）灯：照亮整个屏幕。
• 聚光（Spot）灯：照亮灯光投射到屏幕的圆锥型包围矩形。
• 点（Point）光源：照亮灯光投射到屏幕的球形包围矩形。

2. 选择范围的宽和高的较大值，并调用像素大小

3. 根据阴影分辨率确定阴影贴图大小

高（High）阴影分辨率

• 方向（Directional）灯：阴影贴图的大小为 NextPowerOfTwo(像素大小 * 1.9)，但不超过 2048。这里的 NextPowerOfTwo 函数是用于获取大于或等于给定数值的2的幂次方的数值。
• 聚光（Spot）灯：阴影贴图的大小为 NextPowerOfTwo(像素大小)，但不超过 1024。
• 点（Point）光源：阴影贴图的大小为 NextPowerOfTwo(像素大小 * 0.5)，但不超过 512。

当图形卡有 512MB 或更高显存时，阴影贴图的上限会增加，方向（Directional）灯为 4096，聚光（Spot）灯为 2048，点（Point）光源为 1024。

中（Medium）和低（Low）阴影分辨率

• 处于“中（Medium）”阴影分辨率时，阴影贴图的大小比“高（High）”阴影分辨率的贴图小两倍。
• 处于“低（Low）”阴影分辨率时，阴影贴图的大小比“高（High）”阴影分辨率的贴图小四倍。

4. 点（Point）光源低限值的原因

表面看来，点（Point）光源的低限值是因为使用了立方体阴影贴图。这意味着处于该分辨率的六面立方体贴图必须存在于显存内。在渲染时，这非常耗费性能，因为潜在阴影投射器必须渲染到最多六面立方体贴图上。

接近显存限值运行时的阴影大小计算

当接近显存限值运行时，Unity 会自动降低上述计算的阴影贴图分辨率。

一般来说，屏幕内存（包括后台缓冲、前台缓冲、深度缓冲）和渲染纹理内存位于显存中。Unity 会使用这两项来确定阴影贴图允许的内存使用量。根据前面计算的大小分配阴影贴图时，其大小将减少，直至适合 总显存 (TotalVideoMemory) – 屏幕内存 (ScreenMemory) – 渲染纹理内存 (RenderTextureMemory) / 3。

需要注意的是，假设所有常规纹理、顶点数据和其他图形对象可从显存中换出，阴影贴图可使用最大 VRAM 为 总显存 (TotalVideoMemory) – 屏幕内存 (ScreenMemory) – 渲染纹理内存 (RenderTextureMemory) / 3。但屏幕和渲染纹理占用的确切内存量无法确定，并且某些对象无法换出。如果所有纹理总是换进换出，性能会变得很差。因此，Unity 不允许单个阴影贴图超过“一般可用”显存的三分之一，这一规则在实践中效果良好。