在Unity里抄UE的作业

把UE的shading model搬运到Unity里，附赠源码包.zip

UE的渲染框架确实是个PBR的标杆，能把各种渲染feature合理的整合在一起，并且有自己独特的风格（有人说是油腻的风格）。所以很多写实风格项目会以UE的渲染框架为基础。我在以往的公司里干了几次这种“抄UE作业”的工作了，后来就索性花了一点时间整理了一下，把核心的部分代码都拎出来，以后要抄到其他引擎也更方便。

UE Shading Model简介

UE大部分Shading Model的公式都是：

直接光Diffuse + 直接光Specular + 环境光Diffuse + 环境光Specular + 透射散射

而少数特殊的Shading Model要特殊处理，例如头发的Marschner模型。

PBR核心思想是能量守恒，抄作业的时候要注意光照计算要同时考虑直接光和环境光。例如Anisotropy有独特的高光计算函数的，也要用在环境光计算部分。又例如ClearCoat这种需要计算两次光照（表面和内层）的，也同样要在环境光的部分计算两次。具体要去自己看代码部分，抄作业的时候很容易抄漏了。

Anisotropy只是在DefaultLit的基础上改变了Specular的计算，所以Anisotropy可以作为开关放进DefaultLit。

TwoSidedFoliage，Subsurface，SubsurfaceProfile和PreintegratedSkin虽然都用了SubsurfaceColor，但功能各不相同。

TwoSidedFoliage模拟薄片的树叶的投射，是在DefaultLit的基础上加了直接光的背光效果
Subsurface模拟有厚度的物体的散射效果
SubsurfaceProfile提供了更高级的设置，用SubsurfaceProfile资产来配置散射的效果
PreintegratedSkin是专门为皮肤定制的，模拟了亮暗边缘的散射效果，颜色来源于一张预积分Lut图。

Hair比较特殊，UE提供了Kajiya-Kay和Marschner方案，既然抄UE我就用了更高级的Marschner方案。

Cloth模拟绒布效果，高光分布在fresnel边缘，且有色散一样的独特高光颜色。

项目文件

下载链接：WFLighting.zip 提取码: skkh

附件中是抄进Unity的方案，已经在Unity6.2版本测试过。

为了方便Shader开发，使用了Amplify shader editor的模板。需要你再装个ASE插件。用ASE是因为Unity的shader graph功能太少无法定制。下载后放在Unity工程的Asset根目录下。

Shading model的主体结构都依照了UE的格式，大部分函数名称都可以在UE源码里找到。部分强依赖于引擎管线的注入信息套用了URP的格式。

灯光数据沿用了Unity的格式。排除了面光源计算。有些函数的分支也没有完全抄过来。

我只做了Forward部分，Deferred也是可以做的，可以在WF_GBuffer.hlsl里整合一下，但改Deferred管线比较麻烦。Unity6新出的Deferred+还没时间看，不知道现在改起来是不是更方便一点。

总之这只是一个基础学习框架。

材质测试场景：Assets/WFLighting/Example/Scene/Demo.unity

Shader graph范例：Assets/WFLighting/Example/MatTest

Shader文件目录：Assets/WFLighting/ShadingModel

WF_Lit_ASETemplate.shader——ASE的模板
WF_ShadingModel.hlsl——各种ShadingModel的入口
其他include文件大部分是抄UE的内容，少数是兼容Unity的函数，例如反射，GI的来源都是使用Unity的方案。这么做是为了尽量兼容Unity，能跟着官方版本升级。

脚本：Assets/WFLighting/Script

PreintegratedGF.cs——生成PreintegratedGF和PreintegratedSkinBRDF，传递SubsurfaceProfile信息。
WF_ShadingModelProfile——SubsurfaceProfile的配置文件，可以从Create>Scriptable objects>WF_ShadingModelProfile创建，并且填入PreintegratedGF.cs中（我挂在camera上了）。这里我做的比较粗糙，简化为直接输入信息。UE的SubsurfaceProfile模型还要搭配后处理生成更多的信息。

创建新材质的方式就是创建一个ASE的graph，选择模板为WalkingFat/Lit，再选择Lighting Model。我给大部分模型都加入了Has Anisotropy开关，除了几个没法加的。

验证Unity内的效果跟UE是否一致

首先我们抄的仅仅是ShadingModel部分，所以我们只看直接光和环境光的diffuse和specular即可。在UE里可以在视图里关闭所有后处理，然后切换显示直接光和环境光的的diffuse和specular。而unity端可以直接在shader里输出这些部分来对照。然后可以先在UE和Unity里搭建同样的场景环境和灯光参数，camera也摆成一样的角度。这样就可以进行像素级别的对照了。