4.2 材质、着色器与光照：画面调色台

4.2 材质、着色器与光照：画面调色台

本节摘要：材质决定物体"穿什么"，光照决定它"在什么光线下"。本节拆解材质面板的核心参数与渲染模式，讲清烘焙光照与实时光照的分工与选型，并用脚本演示运行时改材质的两种正确姿势与一个性能陷阱。

上色的两层结构

上一节末尾说材质是"着色器的实例加参数包"，本节把这个说法展开。材质面板上最重要的几组参数：基础色贴图（Albedo，物体的底色与图案）、法线贴图（Normal，用假凹凸骗过光照，不增加几何量）、金属度与光滑度（Metallic 与 Smoothness，决定反射的强度与锐利度）、渲染模式（Surface Type，不透明或透明）。调材质的入门练习很朴素：同一张贴图配不同金属度与光滑度，从"塑料"调到"金属"，体会参数与观感的对应关系。

光照则是画面的另一半。同一个材质在正午日光下与昏暗走廊里完全是两种观感。Unity 的光照体系按"算一次还是每帧算"分成两大阵营，这是本节的选型重心。

烘焙与实时：预付与现付

烘焙（Bake）是在编辑阶段把光照结果算好、存进贴图（光照贴图），运行时物体直接取用，几乎不花运行时成本；代价是只适用于静止物体——光源动、物体动，烘焙结果就作废。实时光照每帧计算，动态光源、动态物体都支持，但每盏实时灯都是真金白银的 GPU 开销，尤其带阴影的灯。

工程上的主流做法是混合：场景主体用烘焙光照打底（太阳光、天光、室内固定灯全烘进去），只给少数关键动态物体（角色、可搬运物）保留一盏实时方向光或一组探针。判断某盏灯该不该实时，问一句"它每帧都在变吗"——不变就烘，变才实时。新手最常见的账单事故是往场景里丢七八盏实时点光源还全开阴影，帧率当场腰斩；正确姿势多半是"一盏主光带阴影，其余烘掉或干脆用自发光材质模拟灯泡"。

环境光与天空：第三种光源

材质与光源之外，还有一类常被忽略的照明来源：环境光。它不是一盏灯，而是场景整体反射出来的"底色"——晴天白日下阴影面泛蓝、室内傍晚泛暖，这些氛围都靠环境光提供。Unity 里环境光的来源由 Lighting 面板指定，最常用的做法是引用一张天空盒：引擎从天空盒采样，把天空的颜色当作全向的环境光与反射源。这意味着换一张天空盒，全场景的光照氛围跟着换，成本几乎为零——关卡从清晨改成黄昏，常常只需要换天空盒加调烘焙。

反射探针（Reflection Probe）是环境光的局部修正手段：烘焙场景里，金属与光滑表面反射的是全局天空，可能与局部环境不符（室内金属反射出蓝天就很穿帮）。在关键位置放一枚反射探针，让它记录周围环境的六面快照，附近的反射材质就会取用这份局部数据。探针也分烘焙与实时，策略与灯光一致：不动就烘，动才实时。

动手：运行时改色的正反两种写法

背景：角色受击时要闪红光，护盾激活时材质要变半透明。两个需求都是"运行时改材质"，但写法差异巨大，一个安全一个埋雷。

操作：对照写法如下：

using UnityEngine;

public class MaterialFlash : MonoBehaviour
{
    Renderer rend;
    Material inst;              // 实例化出来的私有材质副本
    Color baseColor;

    void Awake()
    {
        rend = GetComponent<Renderer>();

        // 正确姿势：实例化材质副本，改副本不动原型
        inst = rend.material;
        baseColor = inst.color;
    }

    void Update()
    {
        // 受击闪红：颜色回弹
        inst.color = Color.Lerp(inst.color, baseColor, Time.deltaTime * 8f);

        if (Input.GetKeyDown(KeyCode.F))
        {
            inst.color = Color.red;
        }

        // 护盾：切渲染模式为透明并调透明度
        if (Input.GetKeyDown(KeyCode.G))
        {
            inst.SetFloat("_Smoothness", 0.9f);
            Debug.Log("护盾开启（透明度调整需着色器支持透明模式）");
        }
    }

    void OnDestroy()
    {
        // 实例化的材质要手动释放，否则每次重生泄漏一份
        if (inst != null) Destroy(inst);
    }
}
​

结果：按 F 角色闪红并自动回弹；红色只影响这一个角色，场景里同款材质的其他物体颜色不变。

解读：关键在 rend.material 与 rend.sharedMaterial 的一字之差。访问 material 会自动实例化一份独立副本，改动不外溢——这是运行时改材质的正确入口，但副本是运行时资源，销毁时要手动 Destroy，否则每次角色重生都泄漏一份材质。访问 sharedMaterial 则直接改到磁盘上的材质资产：运行中一改，全场同款材质立刻变色，停止运行后改动还留在资产里（资产改动不受彩排回滚保护）。想要"全场一起变"的场合（比如昼夜变红警戒）用 sharedMaterial 反而正确——关键是分清意图。

变式：把闪红改成发光闪红——把颜色赋给自发光属性（emission）并让颜色乘一个强度系数，再确认材质勾选了自发光开关。自发光是"不依赖光照自己亮"的通道，警报灯、熔岩、能量武器都用它，也是烘焙场景里最廉价的"假灯"。

阴影与探针：两个省钱开关

阴影是光照里最贵的部分，两个纪律能省一半账单。其一，光源的阴影距离要按场景尺度设置，默认值常把远处本来模糊的阴影也算得清清楚楚；其二，动态小物体用阴影探针（Light Probe）接光，不投完整阴影——一排探针记录周围光照信息，动态物体经过时取插值，成本几乎为零，视觉上"光打得对"就够了。烘焙场景里的动态角色，靠"探针接光加一盏不投影的补光"就能融进环境，不必为它开实时阴影。

调色台上的常见病

最后集中列几张贴在调色台边的速查条。画面整体发灰：十有八九是色彩空间没切到线性（项目设置里的 Color Space），伽马空间下光照计算发闷，新项目一律线性。阴影处一片死黑没有细节：环境光缺失，补天空盒或环境光来源，而不是把灯加亮。材质远处闪烁锯齿：法线贴图的 Mipmap 与各向异性过滤设置问题，贴图导入设置里勾上各向异性通常立愈。透明物体排序错乱：透明队列按距离排序无法完全正确，交叠的半透明面片拆分或改用不透明加镂空（Alpha Cutout）是标准解法。这些病单看都不致命，叠加起来就是"说不上哪里不对但就是糙"的画面观感——调色台的功夫，一大半是识别并清掉这类小病。

本节要点回顾

• 材质是参数包：底色、法线、金属度、光滑度、渲染模式五组参数定观感；
• 烘预付、实时现付：静止的烘进贴图，每帧都变的才开实时；
• material 与 sharedMaterial 一字之差：改副本独立安全，改原型全场联动且落盘；
• 实例化材质要手动释放：OnDestroy 里 Destroy，防泄漏；
• 阴影两级省钱：裁剪阴影距离，动态物体用探针接光。

画面有色有光了，还缺动作。下一节让角色动起来：动画状态机的值班逻辑。