前情回顾

游戏中的光源数量是决定游戏性能开销的一大重点，很多时候甚至是最大项。但在某些游戏情境中，我们又不得不较长时间地使用多个光源，这就造成了非常尴尬、被动的局面......

笔者花费大概 20 天，思考并解决了这个问题。顺道写下这篇日志，留给那些还不想秃头的人 。

先来回顾一下游戏项目的开发进度，已知可以略过。

目前，已经部署了包括伯耐利 M4 和 AA-12 等自动霰弹枪，其射速非常快。选用爱发电上的 Banner 图展示一下 AA-12：

按照常识讲，照明枪的照明弹应该是 14G 左右口径（霰弹枪铅径），但由于游戏设计，我们选择跟攻击性霰弹枪一起，使用 12G 口径，目的是整体提升霰弹枪种的应用范围和适用性。

一顿操作猛如虎之后，开始制作照明弹效果，马上就遇到了巨大的问题。

0. 问题的出现

照明弹光照存在以下特点：

1. 相对于主光照优先级低，但必不可少；
2. 同屏存在数量可能巨大；
3. 照射范围略大甚至巨大；
4. 需要阴影或部分需要阴影；
5. 与粒子系统伴随出现。

其中第 2、3 点最为致命。

按照常理，玩家通常只需要射出 1-2 发照明弹，提供场地照明即可。但是本着程序设计人员必须把用户想象成“猴子”的经典理论，可以预见，总免不了有特殊癖好的玩家存在，闲来对着天空射烟花。

然后，你总不能告诉玩家说，5 秒内只能发射一次......吧（板砖警告）？

可是，若要设法满足玩家，则会发生以下交通事故：

本着多想想就会头秃，再想多几天就会“原地去世”的觉悟，赶紧询问了一下小伙伴们：

随即惊喜地发现，这好像是个业界天花板级别的技术问题，我去......

结果很明显：大范围大剂量点光源似乎就没在几个 3A 级游戏里被开放式地允许过，这就是天花板的感觉。但项目已经做了，照明弹通用 12G 霰弹的口径也已经确定，双持 AA-12、美妙的十几发/秒射速连喷摆在那里......只能霸王被弓硬上。

以下是主要技术节点的尝试与结论演示。

1. 光的合并

在我开发的游戏中，爆炸会对小型植物产生烧炙火焰。由于小型火焰也带无阴影光照，所以同样属于额外的非重要点光源，可以跟照明弹问题并列处理，使用同一个优化脚本。

首先，我们看看单纯多个无阴影光照的开销。

如果把多个无阴影光照合并，会发生：

显然，经脚本优化后，帧率（FPS）有明显优势，而优化脚本的开销可以忽略。

也就是说，就算我们不使用阴影，两位数以上的光斑对游戏性能的开销也非常可观（这是 Deferred，如果是 Forward，基本可以自行了断了）。

不过问题还很多，因为当光灭失时，光斑会产生抽搐感或强烈抖动，于是，我们取所有合并光的平均位置。但由于光到耗尽时会有渐变暗和灭失，所以还是存在小抖动和不自然。

这里面就涉及一丁点开销问题。我们按两个光之间的强弱比例使用 Lerp 线性插值求得整体加权平均位置，效果非常爽滑：

2. 阴影控制

由于阴影开销巨大，程序员都会下意识把它们关掉，而这就产生了一个尴尬问题。

比如说，你在房间外面发射了一颗照明弹，房间外面是亮的，房间里面是暗的（正常）。然后另一个玩家（猴子）出现，向你射了十几发过来，结果由于阴影限制，后面的无阴影光照直接就把房间里给照亮了。

所以思索再三，我们最终做出限制：距离镜头最近的前 n 个光照允许阴影。

不过，如果直接把镜头位置跟点光源中心位置比较，似乎会产生不合理现象。毕竟光源是有范围的，它的阴影产生也会有一个范围，但我们的锥形视界明显靠前。所以，具体算法参见下图：

我们为镜头选择一个 Check Point。位置大概是镜头正前方 0.3-0.5 光照 Range 的位置。因为按照 Unity 里光照的实际操作经验和现实世界的光理论，光在超过一半 Range 之后，其光强衰减和距离起码是三次方关系，也就是 1/8，12.5%。所以，我们默认在这个范围外的阴影及其强度不予优先考虑。那么与镜头距离的判断基点就是 Check Point，而非 Camera.position。

此外，基于前面的第 1 节，我们已经将光进行合并，所以只需要在合并后活跃的光照上进行这项判断。

最终效果和 FPS 如下，照明弹数量超过 15 发。

最终效果的配置参数：

• 允许 n=2 个阴影光照
• 光射程 10% 范围内合并

事实上，我把燃烧时间改到 50s，直接对着天空将一盒照明弹（50 梭子）全发射出去，FPS 也是差不多这样，保持在 50 上下，纹丝不动。

秃头了这么多天，感觉还是值得的，我先去植一下发（笑）。

3. 其它可能存在的问题

1. 当然，这种优化逻辑在比较窄或者复杂的地形和建筑内，绝对还是有穿帮的可能，但在那种环境下使用照明弹，基本不是常规思路（猴子），可以拉出去直接击毙。

2. 另外，关于光合并，会涉及一个合并后光强度的取值问题。由于我不想翻阅厚如字典般的 Unity 光照内核资料，加上我到现在还用着 5.6 版本，如果研究半天，新版发生变化岂不是白给了——所以直接肉测了几个场景，取以下代码逻辑：

combineIntensity  = intensityMax + (intensitySum-intensityMax>1f?  Mathf.Sqrt(intensitySum-intensityMax) : intensitySum-intensityMax);

*注释：intensityMax = 合并群组里的最大光强；intensitySum = 光强总和