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URP Real-Time Global Illumination

基于 Unity URP 14.0.12 的实时全局光照系统，在 Deferred Rendering + DXR 管线上实现了两套独立的 GI 方案。

效果展示

模式对比

SSGI (Screen Space)	RTGI (Ray Traced)	MixedDDGI	RTAO (Ray Traced)

GI 开关对比

GI Off	GI On

DDGI 探针可视化

Debug 可视化

IndirectDiffuse	HitDistance	SSGI Mask

系统架构

URPSSGI (Assets/URPSSGI/)

支持四种 GI 模式：

• ScreenSpace — Hi-Z Ray Marching，纯屏幕空间追踪
• RayTraced — DXR 硬件光线追踪
• Mixed — SSGI 优先，未命中像素回退至 RTGI，miss shader 采样天空盒
• MixedDDGI — 与 Mixed 相同的混合策略，但 miss shader 改为采样 DDGI irradiance atlas

DDGILightProbe (Assets/DDGILightProbe/)

参考 NVIDIA RTXGI SDK 实现的动态漫反射探针系统。在三维均匀网格上布置探针，每帧通过 DXR 发射光线并更新 irradiance/distance atlas。支持 probe relocation、classification、variability-based adaptive update，并集成了完整的漏光抑制机制（surface bias、wrap shading、Chebyshev visibility test、weight crushing）。

系统联动

两套系统可独立运行，也可通过 MixedDDGI 模式协同工作：共享同一 RTAS（每帧仅构建一次）、共享 Closest Hit Shader，DDGI 通过 DDGIResourceProvider 静态接口向 URPSSGI 暴露 atlas 资源。当 DDGI 未启用时，自动回退至标准 Mixed 模式。

渲染管线

URPSSGI ScreenSpace:
  DepthPyramid → ColorPyramid → Hi-Z Trace → Reproject
  → Temporal Filter → Spatial Filter → [Bilateral Upsample] → Composite

URPSSGI Mixed / MixedDDGI:
  SSGI: DepthPyramid → Trace → Reproject(GBuffer) → Deferred Lighting → result + mask
  RTGI: DispatchRays(mask=0) → Deferred Lighting → Merge → Denoise → Composite

DDGILightProbe (per frame):
  Ray Trace → G-Buffer → [Relocation] → [Classification]
  → LightingCombined (single pass) → MC Integration → Variability Reduction
  → Border Update → Ping-Pong Swap

关键技术实现

URPSSGI

• Mip 层级打包至单张 RWTexture2D（Mip Atlas），规避 URP 下 mip chain 无法绑定为 UAV 的限制
• 空间降噪采用世界空间圆盘采样 + 自适应核半径，结合深度/法线/平面距离三重双边权重
• Mixed 模式下 SSGI 与 RTGI 统一经由 GBuffer → Deferred Lighting 路径着色，消除 ColorPyramid 与 Closest Hit Shader 之间的色调偏差
• Temporal Filter 内联写入历史缓冲 + Merge-On-Read 策略，减少 5 次全屏 dispatch
• 采样序列基于 Owen-scrambled Sobol + per-pixel ranking/scrambling（BND 序列）
• 全程 Camera Relative Rendering
• 内置 20 种 debug 可视化模式

DDGILightProbe

• 直接光照、间接光照与 radiance 合成压缩至单个 compute pass（LightingCombined）
• Atlas 采用 ping-pong 双缓冲实现零拷贝交换
• Variability reduction 通过多级并行归约 + AsyncGPUReadback 驱动自适应更新频率
• 探针可视化支持 irradiance / distance / relocation offset / classification state / backface ratio 等模式

目录结构

Assets/
├── URPSSGI/
│   ├── Runtime/          SSGIRendererFeature, SSGIRenderPass, RTGIRenderPass,
│   │                     RTASManager, SSGICameraContext, SSGIHistoryManager ...
│   ├── Shaders/          SSGI.compute, SSGITemporalFilter.compute,
│   │                     SSGIDiffuseDenoiser.compute, RTGIIndirectDiffuse.raytrace,
│   │                     UnifiedClosestHit.hlsl ...
│   ├── Editor/           Inspector + Unit Tests
│   └── Textures/         Blue Noise Textures
│
├── DDGILightProbe/
│   ├── Runtime/Core/     DDGIVolume, DDGIRaytracingManager, DDGIProbeUpdater,
│   │                     DDGIAtlasManager, DDGIResourceProvider ...
│   ├── Runtime/Shaders/  DDGILightingCombined.compute, DDGIMonteCarloIntegration.compute,
│   │                     DDGISampling.hlsl, DDGIRaytracing/ ...
│   └── Editor/
│
├── SSRT3/                GTAO 半球切片采样参考实现（HDRP，只读）
└── com.unity.sponza-urp@ Sponza 测试场景资源

环境要求与配置

• Unity 2022.3+，Windows 平台
• 支持 DXR 1.0 的 GPU（不支持时自动回退至 ScreenSpace 模式）
• URP Deferred Rendering Path

配置步骤

1. 在 URP Renderer 上添加 SSGIRendererFeature，通过 Inspector 绑定所需的 Compute Shader 与纹理资源
2. 在场景 Volume 中添加 SSGIVolumeComponent，选择 GI 模式并调整参数
3. 如需启用 DDGI，额外添加 DDGIApplyGIRendererFeature 并在场景中放置 DDGIVolume
4. 将 GI 模式切换至 MixedDDGI 即可启用两套系统的联动

注意事项

• 项目修改了本地 URP 14.0.12 包中的 DeferredLights.cs，升级 Unity 版本时需手动合并相关改动
• 两套系统分别位于 URPSSGI 和 DDGI 命名空间下
• SSGIRendererFeature 中的 shader/texture 引用通过 SerializeField 序列化，切换场景后可能需要重新绑定
• 项目使用了较多 multi_compile 变体关键字，移植至其他项目时注意关键字冲突

许可

本项目包含的 Sponza 场景资源受以下许可约束：

Sponza 模型：CC BY 3.0 — © 2010 Frank Meinl, Crytek NoEmotion HDRs 纹理：CC BY-ND 4.0 — © 2022 Peter Sanitra Sponza 场景资源版权信息见 Assets/com.unity.sponza-urp@5665fb87d0/copyright.txt。