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：

1. //FP32(RGB) to LogLUV
   
2.    fixed4 EncodeLogLuv(fixed3 vRGB)
   
3.    {
   
4.        fixed3x3 M = fixed3x3(
   
5.            0.2209, 0.3390, 0.4184,
   
6.            0.1138, 0.6780, 0.7319,
   
7.            0.0102, 0.1130, 0.2969 );
   
8.        fixed4 vResult;
   
9.        fixed3 Xp_Y_XYZp = mul(vRGB,
   
10. M);
    
11.        Xp_Y_XYZp = max(Xp_Y_XYZp,
    
12. fixed3(1e-6, 1e-6, 1e-6));
    
13.        vResult.xy = Xp_Y_XYZp.xy /
    
14. Xp_Y_XYZp.z;
    
15.        fixed Le = 2 *
    
16. log2(Xp_Y_XYZp.y) + 127;
    
17.        vResult.w = frac(Le);
    
18.        vResult.z = (Le -
    
19. (floor(vResult.w*255.0f)) / 255.0f) / 255.0f;
    
20.        return vResult;
    
21. 
    
22. }
    
23. //LogLuv to FP32(RGB)
    
24.    fixed3 DecodeLogLuv(in fixed4 vLogLuv)
    
25.    {
    
26.        fixed3x3 InverseM = fixed3x3(
    
27.           6.0014, -2.7008, -1.7996,
    
28.           -1.3320, 3.1029, -5.7721,
    
29.           0.3008, -1.0882, 5.6268 );
    
30.        fixed Le = vLogLuv.z * 255 +
    
31. vLogLuv.w;
    
32.        fixed3 Xp_Y_XYZp;
    
33.        Xp_Y_XYZp.y = exp2((Le - 127)
    
34. / 2);
    
35.        Xp_Y_XYZp.z = Xp_Y_XYZp.y /
    
36. vLogLuv.y;
    
37.        Xp_Y_XYZp.x = vLogLuv.x *
    
38. Xp_Y_XYZp.z;
    
39.        fixed3 vRGB = mul(Xp_Y_XYZp,
    
40. InverseM);
    
41. 
    
42. return max(vRGB, 0);
    
43. }

复制代码

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：

1. //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。
   
2.        public bool SaveRenderTextureToPNG(Texture inputTex,Shader outputShader, string contents, string pngName)
   
3. {
   
4.              RenderTexture temp = RenderTexture.GetTemporary(inputTex.width, inputTex.height, 0, RenderTextureFormat.ARGB32);
   
5.              Material mat = new Material(outputShader);
   
6.              Graphics.Blit(inputTex, temp, mat);
   
7.              bool ret = SaveRenderTextureToPNG(temp, contents,pngName);
   
8.              RenderTexture.ReleaseTemporary(temp);
   
9.              return ret;
   
10. 
    
11.        }
    
12.         
    
13. //将RenderTexture保存成一张png图片
    
14.          public bool SaveRenderTextureToPNG(RenderTexture rt,string contents, string pngName)
    
15.          {
    
16.               RenderTexture prev = RenderTexture.active;
    
17.               RenderTexture.active = rt;
    
18.               Texture2D png = new Texture2D(rt.width, rt.height, TextureFormat.ARGB32, false);
    
19.               png.ReadPixels(new Rect(0, 0, rt.width, rt.height), 0, 0);
    
20.               byte[] bytes = png.EncodeToPNG();
    
21.               if (!Directory.Exists(contents))
    
22.                    Directory.CreateDirectory(contents);
    
23.               FileStream file = File.Open(contents + "/" + pngName + ".png", FileMode.Create);
    
24.               BinaryWriter writer = new BinaryWriter(file);
    
25.               writer.Write(bytes);
    
26.               file.Close();
    
27.               Texture2D.DestroyImmediate(png);
    
28.               png = null;
    
29.               RenderTexture.active = prev;
    
30.               return true;
    
31. 
    
32.          }

复制代码

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：

代码链接：http://pan.baidu.com/s/1gdRMJGf