Unity3D的内置宏 _LIGHT_LAYERS

Unity3D的内置宏 ADDITIONAL_LIGHTS_VERTEX

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在Unity URP/HDRP中，_LIGHT_LAYERS 是一个与 光源层级过滤（Light Layer Masking） 相关的内置变体关键字（Shader Variant Keyword）。它的核心作用是 实现基于层级的光源与物体交互控制，允许开发者通过层掩码（Layer Masks）精确控制哪些光源可以影响特定物体。

核心含义

1. 功能定位

• 光源筛选机制：激活该宏后，物体会根据自身的 Light Layer Mask 和光源的 Light Layer Mask 进行匹配，只有匹配层的光源才会对该物体产生光照影响。
• 渲染优化：通过层级过滤减少无效光源计算，提升复杂场景性能。

2. 技术目标

• 精细化光源控制：例如让装饰性灯光只影响场景道具，不影响角色
• 多世界渲染支持：用于分屏游戏或VR中不同视角的独立光照逻辑

触发条件

该宏的激活需要同时满足以下条件：

1. 项目设置启用

   • URP/HDRP Asset 中开启光源层支持：
     • URP: Lighting > Light Layers > Enable Light Layers
     • HDRP: Lighting > Light Layers

2. Shader声明
   在着色器中通过#pragma指令声明支持：

   #pragma multi_compile _ _LIGHT_LAYERS
   

3. 光源与物体配置

   • 光源的 Light Layer Mask 设置为非"Everything"值
   • 物体的 Renderer组件 > Rendering Layer Mask 设置为与光源匹配的层级

技术实现机制

1. 数据传递流程

// 在片元着色器中筛选有效光源
#if defined(_LIGHT_LAYERS)
    // 获取物体的渲染层掩码（8位/32位，取决于设置）
    uint renderingLayers = GetMeshRenderingLayer(); // 例如0b00000101
    
    // 光源层掩码与物体层掩码进行按位与操作
    if ((light.layerMask & renderingLayers) != 0) {
        // 该光源影响当前物体
        ApplyLighting(light);
    }
#endif

2. 核心函数

• GetMeshRenderingLayer()：获取当前片元所属物体的层掩码
• GetLightLayerMask(lightIndex)：获取指定光源的层掩码

应用场景

1. 选择性光照影响

2. 多玩家分屏

• 玩家1视角：光源层=0b0001，角色层=0b0001
• 玩家2视角：光源层=0b0010，角色层=0b0010
• 实现各玩家只能看到自己角色的光照效果

3. 特效隔离

• 爆炸特效光源层=0b0100
• 重要NPC渲染层=0b0100
• 确保爆炸光效仅影响特定NPC

配置步骤

1. 启用光源层系统

   • URP: Project Settings > URP Global Settings > Lighting > Light Layers > Enable
   • HDRP: HDRP Asset > Lighting > Light Layers

2. 设置光源层级

   • 选择光源，在Inspector中设置 Light Layer Mask

3. 设置物体层级

   • 选择物体，在Mesh Renderer中设置 Rendering Layer Mask

4. Shader适配

   // 添加层筛选逻辑
   Light mainLight = GetMainLight(input.positionWS);
   #if defined(_LIGHT_LAYERS)
       if (IsMatchingLayer(mainLight.layerMask, input.renderingLayer)) {
           color += CalculateLightContribution(mainLight);
       }
   #else
       color += CalculateLightContribution(mainLight); // 无条件应用
   #endif
   

性能影响与优化

优化建议：

• 将高频变化光源设为全层级（0b11111111），避免频繁层检测
• 使用8位层掩码（默认）而非32位以节省带宽
• 通过脚本动态更新层掩码，而非每帧检测

常见问题与解决方案

问题1：层过滤不生效

• 诊断步骤：
  1. 确认项目设置中光源层系统已启用
  2. 检查光源和物体的层掩码是否有重叠位
  3. 验证Shader中是否正确定义了_LIGHT_LAYERS宏

问题2：层掩码显示异常

• 现象：层选择UI显示错乱
• 解决方案：
  • 清除项目Library文件夹
  • 检查层名称定义是否冲突（Edit > Project Settings > Tags and Layers）

问题3：跨平台兼容性问题

• 表现：移动端层过滤失效
• 修正方案：
  • 确保Shader中正确使用UNITY_LIGHT_LAYERS宏（移动端可能需要特殊处理）
  • 检查图形API是否支持位运算（如OpenGL ES 2.0需降级实现）

进阶用法示例

1. 动态层切换

// C#脚本控制物体层
void Update() {
    Renderer renderer = GetComponent<Renderer>();
    if (isStealthMode) {
        renderer.renderingLayerMask = 0b00000001; // 只受潜行光源影响
    } else {
        renderer.renderingLayerMask = 0b11111111; // 受所有光源影响
    }
}

2. 多层混合运算

// 允许同时匹配多个层级（如层1 OR 层3）
#if defined(_LIGHT_LAYERS)
    uint requiredLayers = 0b00000101; // 层0和层2
    if ((light.layerMask & requiredLayers) != 0) {
        // 应用光源
    }
#endif

3. 调试可视化

// 通过颜色显示当前层
half4 frag(v2f i) : SV_Target {
    uint layers = GetMeshRenderingLayer();
    return half4(
        (layers & 0b00000001) ? 1 : 0, // 红色=层0
        (layers & 0b00000010) ? 1 : 0, // 绿色=层1
        (layers & 0b00000100) ? 1 : 0, // 蓝色=层2
        1
    );
}

与其他系统的协作

最佳实践

1. 层级规划原则

   • 按功能划分：角色层(1)、环境层(2)、特效层(3)等
   • 预留扩展位（至少保留2-3个未使用层）

2. 性能关键路径

   • 将高频光源（如玩家手电筒）设为独立层
   • 静态环境光源使用全层或专用层

3. 团队协作规范

   • 建立层使用文档，明确各bit对应功能
   • 使用[RenderingLayerMask]属性自定义Inspector显示

// 自定义层标签显示
public class RenderingLayerMaskAttribute : PropertyAttribute {}

[CustomPropertyDrawer(typeof(RenderingLayerMaskAttribute))]
public class RenderingLayerMaskDrawer : PropertyDrawer {
    // 实现类似LayerMask的BitField UI
}

总结

_LIGHT_LAYERS 是Unity现代渲染管线中实现 精准光源控制 的核心机制，通过位掩码技术为复杂场景提供高效的光照筛选能力。开发者可通过：

1. 合理规划光源与物体的层分配
2. 编写条件敏感的光照着色器
3. 结合动态脚本控制

实现从性能优化到高级视觉效果的多重目标，特别适用于MMO、开放世界等需要精细光照管理的项目类型。