Unreal Lightmass全局光照系统解析

发布时间: 2025-03-24 09:27

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# Unreal Lightmass全局光照系统解析

本文将深入探讨Unreal引擎的Lightmass全局光照系统,包括光照计算原理、优化策略以及最佳实践。

## 基础架构

### 光照系统

```cpp
// 光照系统
class FLightmassSystem
{
public:
    // 构建光照
    void BuildLighting(
        const FScene& Scene)
    {
        // 1. 预处理场景
        PreprocessScene();
        
        // 2. 计算光照
        ComputeLighting();
        
        // 3. 后处理光照
        PostprocessLighting();
    }
    
 private:
    // 预处理场景
    void PreprocessScene()
    {
        // 1. 构建几何体
        BuildGeometry();
        
        // 2. 构建材质
        BuildMaterials();
        
        // 3. 构建光源
        BuildLights();
    }
    
    // 计算光照
    void ComputeLighting()
    {
        // 1. 直接光照
        ComputeDirectLighting();
        
        // 2. 间接光照
        ComputeIndirectLighting();
        
        // 3. 环境光遮蔽
        ComputeAmbientOcclusion();
    }
};
```

光照系统特性:

1. 场景预处理
   - 几何体构建
   - 材质构建
   - 光源构建

2. 光照计算
   - 直接光照
   - 间接光照
   - 环境光遮蔽

### 光子映射

```cpp
// 光子映射系统
class FPhotonMapper
{
public:
    // 发射光子
    void EmitPhotons(
        const FLight& Light)
    {   
        // 1. 生成光子
        TArray<FPhoton> Photons;
        GeneratePhotons(Light);
        
        // 2. 追踪光子
        TracePhotons(Photons);
        
        // 3. 存储光子
        StorePhotons(Photons);
    }
    
    // 收集光子
    void GatherPhotons(
        const FVector& Position,
        float Radius)
    {
        // 1. 查找光子
        TArray<FPhoton*> NearbyPhotons;
        FindNearbyPhotons(
            Position,
            Radius);
        
        // 2. 计算辐射度
        ComputeRadiance(
            NearbyPhotons);
        
        // 3. 过滤结果
        FilterResults();
    }
    
 private:
    // 生成光子
    void GeneratePhotons(
        const FLight& Light)
    {
        // 1. 计算能量
        ComputeEnergy();
        
        // 2. 采样方向
        SampleDirections();
        
        // 3. 创建光子
        CreatePhotons();
    }
};
```

光子映射特性:

1. 光子发射
   - 能量计算
   - 方向采样
   - 光子创建

2. 光子收集
   - 邻近查找
   - 辐射计算
   - 结果过滤

## 优化技术

### 光照优化

```cpp
// 光照优化系统
class FLightingOptimizer
{
public:
    // 优化光照
    void OptimizeLighting(
        const FScene& Scene)
    {
        // 1. 光源优化
        OptimizeLights();
        
        // 2. 阴影优化
        OptimizeShadows();
        
        // 3. 全局光照优化
        OptimizeGI();
    }
    
    // 优化性能
    void OptimizePerformance(
        const FLightmassSettings& 
            Settings)
    {
        // 1. 线程优化
        OptimizeThreading();
        
        // 2. 内存优化
        OptimizeMemory();
        
        // 3. IO优化
        OptimizeIO();
    }
    
 private:
    // 光源优化
    void OptimizeLights()
    {
        // 1. 光源剔除
        CullLights();
        
        // 2. 光源合并
        MergeLights();
        
        // 3. 光源简化
        SimplifyLights();
    }
};
```

光照优化特性:

1. 场景优化
   - 光源优化
   - 阴影优化
   - 全局光照优化

2. 性能优化
   - 线程优化
   - 内存优化
   - IO优化

### 质量设置

```cpp
// 质量设置系统
class FQualitySettings
{
public:
    // 设置质量
    void SetQuality(
        const FQualityLevel& Level)
    {
        // 1. 设置采样
        SetSampling(Level);
        
        // 2. 设置精度
        SetPrecision(Level);
        
        // 3. 设置缓存
        SetCaching(Level);
    }
    
    // 更新设置
    void UpdateSettings(
        const FQualitySettings& 
            Settings)
    {
        // 1. 更新采样
        UpdateSampling();
        
        // 2. 更新精度
        UpdatePrecision();
        
        // 3. 更新缓存
        UpdateCaching();
    }
    
 private:
    // 设置采样
    void SetSampling(
        const FQualityLevel& Level)
    {
        // 1. 光子采样
        SetPhotonSampling(Level);
        
        // 2. 阴影采样
        SetShadowSampling(Level);
        
        // 3. 环境光采样
        SetAOSampling(Level);
    }
};
```

质量设置特性:

1. 质量控制
   - 采样设置
   - 精度设置
   - 缓存设置

2. 更新策略
   - 采样更新
   - 精度更新
   - 缓存更新

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