Lightmap平台色差问题解决方案

这是第136篇UWA技术知识分享的推送。今天我们继续为大家精选了若干和开发、优化相关的问题，建议阅读时间10分钟，认真读完必有收获。

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渲染

Q：其实问题已经解决，为了大家不用再踩这个坑，所以写下来方便大家搜索。

问题描述
PC上烘培，转到安卓平台即可复现，但非所有项目都会遇到这个问题。我使用的Unity版本是2017.4.6f1，经过测试2017.4.14f1依然存在这个问题。色差具体表现有亮度降低和色相变化。

经过了一个通宵，排除了贴图格式、项目设置、烘培设置、灯光参数等，最终确定改了问题原因：

问题原因
Android不支持完整的exr（HDR）格式，在Swith To Android的时候，Unity会把Lightmap自动转换成一种低精度格式（并且不给任何选项和提示）。重点是这个格式转换并不是完整映射，而是类似拷贝过去的形式，转换过程会有数据溢出的问题。

变暗很好理解，而色相问题可以这么理解：假设光照贴图是一个(2000,255,0)的近乎大红的橙色，经过一个有数据溢出的格式转换后，会变成(255,255,0)的纯橙色，这就是我们看到色差的原因。

解决方案探索
在解决问题的过程中搜索到了这两个链接：
Unity填坑笔记（二）：移动设备上烘焙变暗问题
解决方案：测试出Lightmap数据unity_Lightmap_HDR，然后使用这个参数直接调用源码中的HDR解码算法，并将贴图转成ETC(2)_RGB4。

这个方案我持否认态度，首先Alpha通道是用于保存亮度倍数的，抛弃了必定是有损的；其次，unity_Lightmap_HDR是根据不同烘培结果定的一个值，不是每个场景都固定的。就是说，即使要这个方案也不是这么做的，Alpha通道不能丢弃，unity_Lightmap_HDR还是得读原来的值，否则换个场景就又有色差了。

Lightmap在PC上与iOS和Android上表现不同的问题
http://www.ceeger.com/forum/read.php?tid=24457&fid=2&page=1
解决方案：拿原图重新编码，游戏中使用重新编码的贴图进行解析。这个方案比较靠谱，但是我这边测试做不出来。

问题的进一步分析
我这边已经基本上完全排除其他因素了，用新建的项目和同样的贴图、灯光对象，全部使用默认设置来烘培，这东西确实是引擎Bug，但有些项目却不会遇到，这让我感到困惑，这一定是制作流程问题。

通过对比我发现，我们场景的贴图画得非常暗，而烘培使用了高亮度的烘培，而这个做法是不合理的，贴图那么暗（基本压到0.4以下），是一种严重的精度浪费，而光照强度也很不符合正常环境的亮度。

所以如果没特殊原因，应该所有出问题的项目都是因为低亮度贴图强行烘亮的操作引起的。

我个人认为最科学的解决方案
以正常亮度为标准来绘制贴图，以符合现实世界强度的灯光参数来烘培场景，就不会出现这个问题了。不需要重新编码，也不需要实时解码，就可以避开这个引擎问题。但是如果有高亮度烘培的硬性需求的话，就必须自行编码重新保存了。

贾伟昊：解释两句。
题主说的那个Unity填坑笔记后来整理了一份更加详细的文档：https://zhuanlan.zhihu.com/p/28728151

解释几点：
1）这个文章要fix的问题是Unity 5.x版本中对于线性空间烘焙处理的一个Bug，这个Bug在2017版本中已经修复了，所以和题主遇到的问题并没有直接关系。所以文章的解决方法并不能解决题主的问题。

2）赞同Alpha通道抛弃掉必定有损，但是这是我们自己项目在观察美术烘焙好的lm贴图的alpha通道之后得出的结论——我们项目中lm贴图占用的内存尺寸和Alpha通道带来的效果提升相比，我们更倾向于损失后者，所以这是个取舍问题，建议各个项目根据自己的具体情况来定，所以并不赞同题主认为的不能丢弃的观点。

3）使用unity_Lightmap_HDR的确不正确，在我们项目中效果“正确”也只是看上去一样而已。我们也已经更改为2017 fix的正确答案：

inline half3 DecodeLightmapDoubleLDR( fixed4 color )
{
float multiplier = IsGammaSpace() ? 2.0f : GammaToLinearSpace(2.0f).x;
return multiplier * color.rgb;
}
inline half3 GammaToLinearSpace (half3 sRGB)
{
// Approximate version from http://chilliant.blogspot.com.au/2012/08/srgb-approximations-for-hlsl.html?m=1
return sRGB * (sRGB * (sRGB * 0.305306011h + 0.682171111h) + 0.012522878h);// Precise version, useful for debugging.
//return half3(GammaToLinearSpaceExact(sRGB.r), GammaToLinearSpaceExact(sRGB.g), GammaToLinearSpaceExact(sRGB.b));
}

另外，美术把贴图做得亮度偏低，然后通过打光来提高整体亮度，貌似很多美术喜欢这种做法...我们美术在制定了线性空间下标准贴图亮度为187左右的情况下，还有部分场景故意使用较暗的贴图亮度。也可能是我们没给场景开HDR的原因。

感谢贾伟昊@UWA问答社区分享了该问答

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渲染

Q：之前项目用PPS V1的Tonemapping时一直用的Neutral模式，最近感觉很多时候ACES调出的效果更好些。在PC端没问题，在手机上测试的时候发现ACES时在亮度很大的时候可能会出现奇怪的曝光效果。

试了骁龙820，845都出现这个问题，但是麒麟970反而没问题。类似下图：
Tonemaping的设置：

反复查了很多遍，现在比较怀疑出问题的地方，是在ACES生成的FP16的LUT图，这个图的生成或者读取的数据似乎就出现了问题，在亮度最高的地方。但是就是查不到具体是哪块出的问题，Git上下了最新版的v1也还是有这个问题，而且不管HDR设置成FP16还是R11G11B10都一样出现，不知道大家是否碰到类似的问题，怎么解决？

A：建议单独提取ACES而不是混在LUT里，ACES库存在浮点数精度问题，进行FilmicACES的RGB通道值不要超过100，一般half小数点后有3位有效精度，超过100很容易丢失小数精度出现问题。 如果同时使用LUT可能略有出入。总之相当于 color = clamp(color, 0.0, 100.0) 后再执行TonemapFilmic(color, exposure)

感谢蒙占志@UWA问答社区回答了该问题

题主：的确是精度的问题，说下这个问题的定位思路：
先排除bloom的影响，反复调整bloom参数，在不用tonmaping前都不会出现这个问题。

使用ColorGrading流程：生成HDR的LUT，采样LUT进行映射。采样代码很简单，测试下没发现问题。用snapdragon查看移动端LUT，发现在高亮处出现了颜色缺失，怀疑是生成的LUT就有问题了，颜色越界或者NaN？

再检查ACES tonemapping生成LUT的流程：sRGB转ACES -->ACES中分别在LogSpace和Linear Space中进行颜色调整–>ACES中进行tonemapping -->ACES转回sRGB

分别注释几部分的代码观察问题变化，最后在第3部分color = FilmicTonemap(aces)前限制ACES的范围，aces =clamp(aces,0,4)（没错移动端安全范围就这么小…)，这时候的LUT已经显示正常了，问题解决。

感谢题主分享了该经验
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虚幻&渲染

Q：请问Unreal在手机上是直接用Landscape还是说把Landscape转成StaticMesh呢？如果用Landscape，Section选择11还是22，顶点数有什么好工具可以优化吗？

UWA：建议直接使用Landscape，我们之前在手机上做过测试，红米2这样的低端设备直接使用landscape也是没有问题，加上地表静态植被，配合动态场景加载，渲染效率可以到30多帧。landscape的Section是LOD的变化单元，增加Section数量会增加DrawCall，同时LOD变化计算开销也会增加。但是，更细粒度的LOD可以使得效果更好。如果从效率上考虑选择1x1，如果从效果上考虑可以选择2x2。顶点数量可以直接在做地形的时候进行设置，quad的数量主要决定了一块地形里顶点数。最后总的顶点数是componentCount x sectionPerComponent x quadPerSection + 1。默认情况下，顶点与顶点之间x，y轴上距离是1m，因此顶点数量越多地形覆盖面积越大。不过也可以通过调整Scale来控制大小。

地形在内部存储的时候是使用的Heightmap的形式，也就是一张高度图。每个像素（32bit x 1）代表一个顶点，而Staticmesh则需要使用x,y,z三个坐标（32bit x 3），同时可能需要Tangent，UV坐标等，所以在存储方面地形会比Staticmesh要节省不少，这可能是使用地形的好处之一。再就是如果是用地形的Foliage刷地表物体，它默认是用了ISM（Instanced Static Mesh）这样效率会高一些，当然如果用StaticMesh自己做也可以的，直接用地形的Foliage就稍微方便一点。LOD的设置，我了解到的就是设置Section了，希望能对您有所帮助。

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堆内存

Q：关于Unity的Mono内存，我有两个问题：
1）堆内存占用突然上涨30多MB，请问可能是由哪些因素引起的？
第一次测试

第二次测试

2）Mono堆内存占用与逻辑代码堆内存分配有什么关系呢？UWA提示都显示通过”Mono详细堆内存分配报告“来进行优化，但是为什么逻辑代码堆内存分配降低了，但是Mono堆内存占用反而上升了呢？

UWA：无论是测试一还是测试二，从一开始就Reserverd Mono较高（蓝色线条）且Unused Mono（黄色线条）同样较高，这个是典型的游戏启动时大量堆内存分配且马上被GC掉所致。一般来说，这种情况常见于文件解压、配置文件加载所致。题主可以查看在游戏启动时是否确实存在如此操作。

Mono堆内存的占用多少，其实就是你项目中逻辑代码的堆内存分配所致，只是有些会被GC回收，有些不会而已。对于第二次Mono从一开始就占据较高的堆内存，主要还是查看是否游戏启动时有大量文件的热更新、大量配置文件的加载。

由于你们的Mono堆内存是从一开始就升起的，建议题主可以直接通过UWA GOT工具的Direct模式来进行检测，该模式可以从游戏启动时进行记录，从而可以直接抓取到详细Mono堆内存是由哪些具体代码进行分配的，进而对其进行完善。

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今天的分享就到这里。当然，生有涯而知无涯。在漫漫的开发周期中，您看到的这些问题也许都只是冰山一角，我们早已在UWA问答网站上准备了更多的技术话题等你一起来探索和分享。欢迎热爱进步的你加入，也许你的方法恰能解别人的燃眉之急；而他山之“石”，也能攻你之“玉”。

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