為啥Unity的Standard Shader在不同光照環境下表現不同？

Unity的Standard Shader，作為其內置的物理正確渲染（Physically Based Rendering, PBR）解決方案的核心，旨在模擬真實世界光照交互。正因如此，它在不同的光照環境下表現出顯著差異，并非缺陷，而是其設計理念和實現機制的必然結果。要理解這種差異，需要深入了解PBR的原理、Standard Shader的參數以及光照環境在渲染過程中扮演的角色。

首先，PBR的核心在于模擬光線與材質表面的相互作用，并基于物理定律進行計算。它不僅僅是簡單地疊加顏色和光照信息，而是考慮到表面粗糙度、金屬度、反射率等物理屬性，以及光線在不同角度下的反射、折射和散射等行為。這意味著，光照環境本身就成為了決定最終渲染效果的關鍵因素。如果光照環境發生變化，例如從漫射光轉換為直射光，或者改變光源顏色和強度，光線與材質表面的交互方式也會隨之改變，從而導致視覺表現的顯著差異。

Standard Shader公開了一系列參數，允許開發者控制材質的物理屬性。這些參數包括：

Albedo (反照率):

Metallic (金屬度):

Smoothness (平滑度):

Normal Map (法線貼圖):

Occlusion Map (環境光遮蔽貼圖):

這些參數與光照環境相互作用，共同決定了最終的渲染結果。例如，在高光環境下，光滑的金屬材質會呈現出強烈的高光反射，而粗糙的非金屬材質則表現出更加柔和的漫反射。在低光環境下，環境光遮蔽貼圖會更加明顯，增強材質的立體感。因此，僅僅改變光照環境，就能顯著影響Standard Shader在不同材質上的表現。

其次，光照環境不僅僅包含直接光照（例如平行光、點光源和聚光燈），還包括間接光照（例如環境光和全局光照）。直接光照直接照射到物體表面，而間接光照則是由其他物體反射或折射的光線，最終到達物體表面。Standard Shader考慮了直接光照和間接光照的貢獻，并且Unity的全局光照（Global Illumination, GI）系統能夠進一步提升渲染的真實感。

全局光照模擬了光線在場景中多次反彈的效果，從而創建更加自然的光照效果。例如，當光線照射到紅色的墻壁上時，部分光線會被墻壁吸收，部分光線會被反射出去，并帶有紅色色調。這些帶有紅色色調的光線會進一步照射到其他物體上，從而影響它們的顏色。如果沒有全局光照，這些間接光照效果就會被忽略，從而導致渲染結果不夠真實。因此，啟用全局光照后，Standard Shader在不同光照環境下的表現會更加逼真，但同時也更加復雜，因為間接光照會受到場景中所有物體的影響。

此外，Unity的光照探針（Light Probes）和反射探針（Reflection Probes）也對Standard Shader的表現產生影響。光照探針用于捕捉場景中的環境光照信息，并將這些信息應用到動態物體上。反射探針用于捕捉場景中的反射信息，并將這些信息應用到金屬或光滑的物體上。通過使用光照探針和反射探針，可以使動態物體更好地融入場景中，并且使金屬或光滑的物體呈現出更加逼真的反射效果。然而，如果光照探針和反射探針的設置不正確，例如位置不合理或分辨率過低，就會導致渲染結果出現瑕疵。因此，需要 carefully 配置光照探針和反射探針，以確保Standard Shader在不同光照環境下的表現達到最佳效果。

最后，我們需要意識到屏幕后處理效果，例如色調映射（Tone Mapping）、顏色校正（Color Grading）和 Bloom，也會進一步影響Standard Shader的最終視覺表現。色調映射用于將高動態范圍（High Dynamic Range, HDR）圖像轉換為低動態范圍（Low Dynamic Range, LDR）圖像，以便在顯示器上正確顯示。顏色校正用于調整圖像的顏色平衡、對比度和飽和度。Bloom用于模擬光線在鏡頭或人眼中散射的效果，從而創建更加夢幻或強烈的視覺效果。這些后處理效果可以顯著改變圖像的整體外觀，并且也會影響Standard Shader在不同光照環境下的表現。例如，在高光環境下，使用較強的Bloom效果可以增強高光的亮度，從而使材質看起來更加閃耀。在低光環境下，使用顏色校正可以調整圖像的顏色平衡，從而使材質看起來更加鮮艷。因此，需要 careful 選擇和配置屏幕后處理效果，以確保Standard Shader的最終視覺表現符合預期。

綜上所述，Unity的Standard Shader在不同光照環境下表現不同，是其物理正確渲染特性的體現。這種差異是由PBR的原理、Standard Shader的參數、光照環境的組成、全局光照的啟用、光照探針和反射探針的使用，以及屏幕后處理效果的配置共同決定的。為了更好地利用Standard Shader，開發者需要深入理解這些因素之間的相互作用，并根據具體的場景需求進行調整，才能獲得最佳的渲染效果。

總結

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