Lightmap在PC上与android和ios的区别以及解决方法

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Lightmap在PC上与android和ios的区别以及解决方法

1、  问题描述 

相信很多人碰到过Lightmap的一些问题： 

烘培好Lightmap之后，在PC上看起来相当给力，而打包成ios或android之后，就傻眼了，Lightmap往往就出现了改变，例如灯光曝光度不够、光照颜色偏冷色调、有时候甚至黄色光也能变成绿色光等等。 

2、造成Lightmap在PC、ios和android上表现不同的原因。 

在u3d里，Lightmap的格式是.exr(openEXR)，exr格式的储存方式是使用4*16Bit RGBA来储存数据的，即是说，它使用四个通道分别为RGB和alpha，每个通道占16位储存空间，每个像素占48位储存空间来储存数据。所以EXR格式的图片颜色值域范围就达到了[-65504,65504],远大于8bit(颜色值域[0,255],用浮点数表示就是[0,1])格式所能储存的数值范围。 

但是EXR格式的Lightmap打包成 android或ios之后，就变成LDR格式（可能是单通道8bit）的了，这就丢失的很多光照信息。例如在PC上烘培出的灯光亮度值是2000，转变成LDR格式后，亮度值就变成了255，这就是为什么打包成android或ios后灯光曝光度不够、光照颜色偏冷色调的原因。 

3、 解决方法。 

HDR有几种比较常见的编码格式，这里用的编码格式是LogLuv，就是将RGBA_FP32bit(每个通道32bit或16bit)的数据编码到RGBA32(每个通道8bit)的图片中。LogLuv算法几乎能100%还原unity切换平台后导致Lightmap丢掉的精度信息，算法如下：

   //FP32(RGB) to LogLUV
   fixed4 EncodeLogLuv(fixed3 vRGB)
   {
       fixed3x3 M = fixed3x3(
           0.2209, 0.3390, 0.4184,
           0.1138, 0.6780, 0.7319,
           0.0102, 0.1130, 0.2969 );
       fixed4 vResult;
       fixed3 Xp_Y_XYZp = mul(vRGB, 
M);
       Xp_Y_XYZp = max(Xp_Y_XYZp, 
fixed3(1e-6, 1e-6, 1e-6));
       vResult.xy = Xp_Y_XYZp.xy / 
Xp_Y_XYZp.z;
       fixed Le = 2 * 
log2(Xp_Y_XYZp.y) + 127;
       vResult.w = frac(Le);
       vResult.z = (Le - 
(floor(vResult.w*255.0f)) / 255.0f) / 255.0f;
       return vResult;
}
//LogLuv to FP32(RGB)
   fixed3 DecodeLogLuv(in fixed4 vLogLuv)
   {
       fixed3x3 InverseM = fixed3x3(
          6.0014, -2.7008, -1.7996,
          -1.3320, 3.1029, -5.7721,
          0.3008, -1.0882, 5.6268 );
       fixed Le = vLogLuv.z * 255 + 
vLogLuv.w;
       fixed3 Xp_Y_XYZp;
       Xp_Y_XYZp.y = exp2((Le - 127) 
/ 2);
       Xp_Y_XYZp.z = Xp_Y_XYZp.y / 
vLogLuv.y;
       Xp_Y_XYZp.x = vLogLuv.x * 
Xp_Y_XYZp.z;
       fixed3 vRGB = mul(Xp_Y_XYZp, 
InverseM);
return max(vRGB, 0); 
} 

4、 实现步骤 

1、 在PC平台烘培好光照贴图Lightmap_PC(.exr格式)。 

2、 通过Lightmap_PC生成新的光照贴图Lightmap_LogLuv(.png格式,RGBA32bit，单通道是8bit)。生成过程就用上面提到的LogLuv算法进行编码。这里用GPU来进行生成，有类似GPGPU的思想。如下： 

//用LogLuv算法生成的Lightmap输出到temp上，然后就将temp保存到一张.png格式的图片。
       public bool SaveRenderTextureToPNG(Texture inputTex,Shader outputShader, string contents, string pngName)
{
             RenderTexture temp = RenderTexture.GetTemporary(inputTex.width, inputTex.height, 0, RenderTextureFormat.ARGB32);
             Material mat = new Material(outputShader);
             Graphics.Blit(inputTex, temp, mat);
             bool ret = SaveRenderTextureToPNG(temp, contents,pngName);
             RenderTexture.ReleaseTemporary(temp);
             return ret;
       } 
//将RenderTexture保存成一张png图片
         public bool SaveRenderTextureToPNG(RenderTexture rt,string contents, string pngName)
         {
              RenderTexture prev = RenderTexture.active;
              RenderTexture.active = rt;
              Texture2D png = new Texture2D(rt.width, rt.height, TextureFormat.ARGB32, false);
              png.ReadPixels(new Rect(0, 0, rt.width, rt.height), 0, 0);
              byte[] bytes = png.EncodeToPNG();
              if (!Directory.Exists(contents))
                   Directory.CreateDirectory(contents);
              FileStream file = File.Open(contents + "/" + pngName + ".png", FileMode.Create);
              BinaryWriter writer = new BinaryWriter(file);
              writer.Write(bytes);
              file.Close();
              Texture2D.DestroyImmediate(png);
              png = null;
              RenderTexture.active = prev;
              return true;
         } 

3、 用新生成的光照贴图Lightmap_LogLuv替换原来的光照贴图Lightmap_PC。因为Lightmap_PC在切换android或ios会自动将Lightmap_PC压缩为LDR格式，这就丢失了精度。 

5、编写生成工具

我已经写好了一个简单的工具，可以将当前的场景下所有用Diffuse Shader的模型自动替换成新的Shader，改新的Shader将不再使用Unity原来.EXR格式的光照贴图，而是使用新生成的光照贴图。 

将会在” Assets/Data/Lightmap/当前场景名字”目录下生成对应的光照贴图，如下： 

将当前的场景下所有用Diffuse Shader的模型自动替换成新的Shader，如下：

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