Unity3D的内置宏 _ADDITIONAL_LIGHTS_VERTEX

请尊重原作者的工作，转载时请务必注明转载自：www.xionggf.com

在Unity URP中，_ADDITIONAL_LIGHTS_VERTEX 是一个与 附加光源处理方式 相关的内置变体关键字（Shader Variant Keyword）。它的核心作用是 控制附加光源的光照计算阶段，决定是在 顶点着色器 还是 片元着色器 中处理附加光源的贡献。

核心含义

1. 光源计算阶段选择

• 启用时（_ADDITIONAL_LIGHTS_VERTEX 被定义）：
  附加光源的光照计算在 顶点着色器 阶段完成，计算结果通过顶点插值传递到片元着色器。
• 未启用时（默认或使用 _ADDITIONAL_LIGHTS）：
  附加光源的光照计算在 片元着色器 阶段逐像素完成。

2. 性能与质量的权衡

触发条件

该宏的激活由以下因素决定：

1. URP Asset设置

   • 在URP资源中启用 Additional Lights（附加光源）
   • 设置 Per Object Light 类型为 Vertex 或 Fragment（对应不同模式）

2. Shader编译指令
   在Shader中使用以下指令声明变体：

   #pragma multi_compile _ _ADDITIONAL_LIGHTS_VERTEX _ADDITIONAL_LIGHTS
   

3. 实际光源数量
   当场景中存在 附加光源（点光源、聚光灯等） 且影响当前渲染对象时，Unity自动选择对应变体。

技术实现原理

顶点着色器阶段处理（_ADDITIONAL_LIGHTS_VERTEX）

// 顶点着色器中计算附加光源
Varyings vert(Attributes input) {
    Varyings output;
    // ...
    #ifdef _ADDITIONAL_LIGHTS_VERTEX
        output.vertexLighting = CalculateVertexLights(input.positionWS);
    #endif
    return output;
}

片元着色器阶段处理（_ADDITIONAL_LIGHTS）

// 片元着色器中计算附加光源
half4 frag(Varyings input) : SV_Target {
    // ...
    #ifdef _ADDITIONAL_LIGHTS
        half3 additionalLights = CalculateFragmentLights(input.positionWS);
    #endif
    return color;
}

典型应用场景

1. 顶点着色器模式（优化性能）

• 代码特征：
  在顶点输出结构体（Varyings）中存储预计算的光照值：

  struct Varyings {
      float4 positionCS : SV_POSITION;
      #if defined(_ADDITIONAL_LIGHTS_VERTEX)
          half3 vertexLighting : TEXCOORD5; // 存储顶点光照结果
      #endif
  };
  

• 视觉效果：
  光照过渡呈现顶点插值的“块状”效果，适用于动态物体或低精度需求场景。

2. 片元着色器模式（追求质量）

• 代码特征：
  在片元着色器中直接调用光照计算函数：

  half4 frag(Varyings input) : SV_Target {
      InputData lightingData = ...;
      #if defined(_ADDITIONAL_LIGHTS)
          additionalLights += GetAdditionalLights(lightingData);
      #endif
  }
  

• 视觉效果：
  光照过渡平滑，适用于静态高精度场景（如角色面部、复杂材质）。

调试与手动控制

1. 强制指定模式（测试用）

在Shader顶部添加定义：

#define _ADDITIONAL_LIGHTS_VERTEX // 强制顶点模式
// #define _ADDITIONAL_LIGHTS     // 强制片元模式

2. 查看当前激活模式

通过条件编译判断：

#if defined(_ADDITIONAL_LIGHTS_VERTEX)
    // 当前为顶点光照模式
#elif defined(_ADDITIONAL_LIGHTS)
    // 当前为片元光照模式
#endif

3. 性能分析工具

使用 Unity Profiler 或 Frame Debugger 观察：

• 顶点模式：SRPBatcher 提交批次更多，但GPU负载更低
• 片元模式：Draw Call数量可能减少，但片元计算压力更大

常见问题与解决方案

问题 1：附加光源不生效

• 可能原因：
  未正确声明变体或URP设置中附加光源被禁用。
• 解决方案：
  1. 检查Shader中的 #pragma multi_compile 指令
  2. 确认URP Asset中 Additional Lights > Mode 未设置为 Not Enabled

问题 2：光照出现明显锯齿

• 现象：
  使用顶点模式时，光源边缘呈现块状过渡。
• 优化方案：
  1. 切换为片元模式（_ADDITIONAL_LIGHTS）
  2. 增加受影响物体的顶点密度
  3. 使用光照贴图烘焙静态光源

问题 3：Shader变体爆炸

• 现象：
  因 multi_compile 组合过多导致构建时间过长。
• 优化方案：
  1. 使用 shader_feature 替代 multi_compile
  2. 在URP Asset中限制最大附加光源数量：

     // URP Asset设置路径
     Graphics > URP Global Settings > Lighting > Additional Lights > Per Object Limit
     

最佳实践建议

1. 移动端优先策略

   • 默认启用 _ADDITIONAL_LIGHTS_VERTEX
   • 通过URP Asset设置 Per Object Limit = 1-4
   • 使用LOD系统动态切换光源模式

2. 高质量场景配置

   • 启用 _ADDITIONAL_LIGHTS
   • 结合 Screen Space Shadows 和 Light Layers
   • 使用 Compute Shader 处理复杂光源

3. 混合模式设计
   在Shader中实现动态切换逻辑：

   half3 GetAdditionalLights(InputData input) {
       #if defined(_ADDITIONAL_LIGHTS_VERTEX)
           return input.vertexLighting;
       #elif defined(_ADDITIONAL_LIGHTS)
           return CalculatePerPixelLights(input);
       #endif
   }
   

通过合理使用 _ADDITIONAL_LIGHTS_VERTEX，开发者可以在渲染质量和性能之间找到最佳平衡点，尤其对于需要支持多平台的Unity项目至关重要。