Mobile里实现Linear Rendering

Linear Rendering的意义就不用多说了，Unity的文档中说得非常清楚。

首先看看人眼对亮度感知的函数曲线。这里取最常见的参数2.2

y=power(x, 2.2)

 

横轴是亮度，纵轴是人眼感知到的亮度。

美术用所见即所得的方式调出来的贴图，实际像素都是被曲线所影响过的，

光照如果也在Gamma空间内计算，相当于也同样受这个曲线影响，结果就是亮部更亮。（LDR管线这个问题更加突出，因为超过1的像素都被一刀切成1了）

我们看看Unity提供的参考效果对比图：

 

 

实际在项目中，如果用Gamma空间，美术调亮一点贴图，亮部就会大面积过爆，而调暗一点，暗部就会太黑。非常难以调整。

有时候美术就会调整光照环境，或者要求增加一个光源来给暗部补光。这会带来额外的性能开销，尤其Unity的Forward Rendering会增加一个ForwardAdd pass。

最关键的问题是，用一个错误弥补另一个错误是不对的，只会越来越乱。

 

硬件实现的LinearRendering的方法是：

1.标记处贴图是否在Gamma空间（sRGB）。

2.shader内采样sRGB时，硬件做一个pow（2.2）操作

3.在线性空间内进行光照计算

4.全部shading完成后，在LDR做pow（1/2.2），转成Gamma空间显示。

 

根据上面的流程，可以自己在shader中实现

1. 采完颜色贴图后，做pow（2.2）

2. 所有光源同样做pow（2，2）处理

3. 最终输出光照结果时，做pow（1/2.2）（对于LDR）

 

其中1可以利用Unity的AssetPostProcessor来做。变成在导入颜色贴图时（可以用命名规范来识别），逐像素做pow（2.2）。shader中在linear space做光照计算，最后补个gamma correction的后处理。

 

测试后发现，上述方法只适用于较亮的贴图。暗的贴图会出现严重的banding artifact。这是因为pow（2.2）之后暗部会被压缩，rgb8的精度有限，细微的变化就损失掉了。引擎中打光会提亮暗部，暴露缺陷。

 

所以不能直接修改贴图的像素，只能回归shader方案，进行优化。pow（2.2）可以用简单的平方代替，这样

1. shader采样sRGB后，做平方计算

2.光源亮度，色块等可以提前做好平方，传入gpu

3.补上pow（0.5）的gamma校正

效果与unity自带的linear rendering几乎一样，并且不用担心兼容性，gles2.0上也可以运行。