解决Lightmap在PC上与ios和Android上表现不同的问题

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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

代码链接：

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