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Unity PRT 预计算辐射传递深潜:球谐系数、开放世界植被烘焙与扩展实战

一、PRT 是什么:2000 年代的经典 GI 方案

PRT(Precomputed Radiance Transfer,预计算辐射传递)是 Stanford 大学在 2000–2002 年提出的 GI 方案——把光照传递函数(Light Transport Function)预计算成球谐系数(Spherical Harmonics),运行时用低阶 SH 还原。

PRT 的核心思想:

  • 离线烘焙:从场景的每个\”接收点\”(如植被位置)发射光线,收集光照信息。
  • 球谐编码:把光照信息编码为 9 个浮点数(L2 阶 SH 系数)。
  • 运行时还原:渲染植被时,根据光照 SH 系数计算 GI。
  • 为什么用球谐(SH)? – SH 是\”球面上的一组正交基函数\”——能完整表达\”光照在空间中的分布\”。 – L2 阶 SH(9 个系数)足够表达\”低频光照\”(漫反射 GI 主要是低频)。 – 计算高效(一次点积得到最终光照)。

    PRT 是\”硬件光追\”普及之前(2018 年前)的 GI 主流方案。从《光环3》到《刺客信条》系列,PRT 都曾是大世界 GI 的\”标准方案\”。

    理解 PRT,是理解 GI 历史与现状的\”必修课\”——即使在硬件光追普及的今天,PRT 仍因其「零运行时开销」在特定场景(开放世界植被、移动端 GI)中有不可替代的价值。

    二、球谐(SH)的数学基础

    球谐(Spherical Harmonics, SH)是定义在球面上的正交基函数

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