在Unity里，渲染路径决定了光照是如何应用到Unity Shader中的。因此，如果要和光源打交道，我们需要为每个pass指定它使用的渲染路径。也就是说，只有为Shader正确的选择和设置了需要的渲染路径，该Shader的光照计算才能被正确执行。
Unity支持多种类型的渲染路径。在Unity5.0之前，主要有3种:前向渲染路径（Forward Rendering Path）、延迟渲染路径（Deferred Rendering Path）和顶点照明渲染路径（Vertex Lit Rendering Path）。5.0之后，顶点照明渲染路径已经被抛弃，延迟渲染也更新了。
大多数情况下，一个项目只使用一种渲染路径，因此我们可以为整个项目设置渲染时的渲染路径。我们可以通过在Unity的Edit-Project Settings-Player-Other Settings-Rendering Path中选择项目所需的渲染路径。默认情况下，选择的是前向渲染路径。但有时，我们希望可以使用多个渲染路径，我们可以在每个摄像机的渲染路径设置设置该摄像机使用的渲染路径。如果当前的显卡并不支持所选择的渲染路径，Unity会自动使用更低一级的渲染路径。例如，如果一个GPU不支持延迟渲染，那么Unity就会使用前向渲染。完成上面的设置后，我们就可以是在每个Pass中使用标签的LightMode标签来实现的。不同类型的渲染路径可能会包含多种标签设置。
前向渲染路径的原理
每进行一完整的前向渲染，我们需要渲染该对象的渲染图元，并计算两个缓冲区的信息:一个是颜色缓冲区，一个是深度缓冲区。我们利用深度缓冲来决定一个片元是否课件，如果可见就更新颜色缓冲区中的颜色值。大致过程如下伪代码：
对于每个逐像素光源，我们都需要进行上面一次完整的渲染流程。如果一个物体在多个逐像素光源的影响区域内，那么该物体就需要执行多个Pass，每个Pas计算一个逐像素光源的光照结果，然后在帧缓冲中把这些光照结果混合起来得到最终的颜色值。假设，场景中有N个物体，每个物体受M个光源的影响，那么渲染整个场景一共需要N*M个Pass。可以看出，如果有大量逐像素光照，那么需要执行的Pass数目也很大。因此，渲染引擎通常会限制每个物体的逐像素光照的数目。
事实上，一个Pass不仅仅可以用来计算逐像素光照，它也可以用来计算逐顶点等其他光照。这取决于光照计算所处流水线阶段以及计算时使用的数学模型。当我们渲染一个物体是，Unity会计算哪些光源照亮了它，以及这些光源照亮该物体的方式。
在Unity中，前向渲染路径有3种处理光照（即照亮物体）的方式：逐顶点处理、逐像素处理、球谐函数处理。而决定一个光源使用哪种处理模式取决于它的类型和渲染模式。光源类型指的是该光源是平行光还是其他类型的光源，而光源的渲染模式指的是该光源是否是重要的。如果我们把一个光照的模式设置为Impotant,意味着我们告诉Unity,这个光源很重要，我希望你可以认真对待它，把它当成一个逐像素光源来处理！
在前向渲染中，当我们渲染一个物体时，Unity会根据场景中各个光源的设置以及这些光源对物体的影响成度，对这些光源惊醒一个重要度排序。其中，一定数目的光源会按照逐像素的方式处理，然后最多哟4个光源按逐顶点的方式处理，剩下的光源可以按SH方式处理，Unity使用的判断规则如下。
- 场景中最亮的平行光总是按逐像素处理的。
- 渲染模式被设置成Not Important的光与盐，会按逐顶点或者SH处理。
- 渲染模式被设置成Important的光源，会按逐像素处理。
- 如果根据以上规则得到的逐像素光源数量小于Quality Setting中的逐像素光源数量，会有更多的光源以逐像素的方式进行渲染。
- 首先，可以发现在渲染设置中，我们除了设置了Pass的标签外，还使用了#pragma multi_compile_fwdbase这样的编译指令。虽然#pragma muti_compile_fwdbase和pragma muti_compile_fwdadd在官方文档中还没有给出相关说明，但实验表明，只有分别为Base Pass和 Additional Pass使用这两个编译指令，我们才可以在相关的Pass中得到一些正确的光照变量，例如光照衰减值。
- Base Pass旁边的注释给出了Base Pass中支持一些光照特性。例如在Base Pass中，我们可以访问光照纹理。
- Base Pass中渲染的平行光默认是支持阴影的（如果开启了光源的阴影功能），而Additional Pass中渲染的光源在默认情况下是没有阴影效果的。即便我们在它的Light组件中设置了有阴影的Shadow Type。但我们可以在Addittional Pass中使用#pragma multi_compile_fwdadd_fullshadows代替#pragma multi_comlile_fwadd编译指令，为点光源和聚光灯开启阴影效果，但这需要Unity在内部使用更多的Shader变种。
- 环境光和自发光也是在Base Pass中计算的。这是因为，对于一个物体来说，环境光和自发光我们只希望计算一次即可，而如果我们在Additional Pass中计算这两种光照，就会造成叠加多次环境光和自发光，这不是我们想要的。
- 在Additional Pass的渲染设置中，我们还开启和设置了混合模式。这是因为，我们希望每个Additional Pass可以与上一次的光照结果在帧缓存中进行叠加，从而得到最终的由多个光照的渲染效果。如果我们没有开启和设置混合模式，那么Additional Pass的渲染结果会覆盖掉之前的渲染结果，看起来就好像该物体只受该光源的影响。通常情况下，我们选择的混合模式是Blend One One。
- 对于前向渲染来说，一个Unity Shader通常会定义一个Base Pass（Base Pass也可以定义多次，例如需要双面渲染等情况）以及一个Additional Pass。一个Base Pass仅会执行一次（定义了多个Base Pass的情况除外），而一个Additional Pass会根据影响该物体的其他逐像素光源的数目被多次调用，即每个逐像素光源会执行一次Additional Pass。
上图个给出的光照计算时通常情况下我们在每种Pass中进行的计算。实际上，渲染路径的设置用于告诉Unity该Pass在前向渲染路径中的位置，然后底层的渲染引擎会进行相关计算并填充一些内置变量，如何使用这些内置变量进行计算完全取决于开发者的选择。
顶点照明渲染路径是对硬件配置要求最少、运算性能最高，但同时也是得到的效果最差的一种类型，它不支持那些逐像素才能得到的效果，例如阴影、法线映射、高精度的高光反射等。实际上，它仅仅是前向渲染路径的一个子集，也就是说，所有可以在顶点照明渲染路径中实现的功能都可以在前向渲染路径中完成。就如它的名字一样，顶点照明渲染路径只是使用了逐顶点的方式来计算光照，并没有什么神奇的地方。实际上，我们在上面的前向渲染路径中也可以计算一些逐顶点光照。但如果选择使用顶点照明渲染路径，那么Unity会只填充那些逐顶点相关的光源变量，意味着我们不可以使用一些逐像素光照变量。
- Unity中的顶点照明渲染
顶点照明渲染路径通常在一个Pass中就可以完成对物体的渲染。在这个Pass中，我们会计算我们关心的所有光源对该物体的照明，并且这个计算时按逐顶点处理的。这是Unity中最快速的渲染路径，并且具有最广泛的硬件支持。
2.可访问的内置函数和变量
在Unity中，我们可以在一个顶点照明的Pass中最多访问到8个逐顶点光源。如果我们只需要渲染其中两个光源对物体的照明，可以仅使用表9.4中内置光照数据的前两个。如果影响该物体的光源数目小于8，那么数组中剩下的光源颜色会设置成黑色。
可以看出，一些变量我们同样可以在前向渲染路径中使用，例如unity_LightColor。但这些变量数组的维度和数值在不同渲染路径中的值是不同的。
延迟渲染路径
前向渲染的问题是：当场景中包含大量实时光源时，前向渲染的性能会急速下降。例如，如果我们在场景的某一区域放置了多个光源，这些光源影响的区域互相重叠，那么为了得到最终的光照结果，我们就需要为该区域内的每个物体执行多个Pass来计算不同光源对该物体的光照结果，然后在颜色缓存中 把这些结果混合起来得到最终的光照。然而，每执行一个Pass我们都需要重新渲染一遍物体，但很多计算实际上都是重复的。
延迟渲染是一种更古老的渲染方法，但由于上述前向渲染可能造成瓶颈问题，近几年又流行起来。除了前向渲染中使用的颜色缓冲和深度缓冲外，延迟渲染还会利用额外的缓冲区，这些缓冲区也被统称为G缓冲（G-buffer）G是Geometry的缩写。G缓冲区存储了我们所关心的表面（通常指的是离摄像机最近的表面）的其他信息，例如该表面的法线、位置、用于光照计算的材质属性等。
1.延迟渲染的原理
延迟渲染主要包含了两个Pass。在第一个Pass中，我们不进行任何光照计算，而是仅仅计算哪些片元是可见的，这主要是通过深度缓冲技术来实现，当发现一个片元是可见的，我们就把她的相关信息存储到G缓冲区中。然后，在第二个Pass中，我们利用G缓冲区的各个片元信息，例如表面法线、视角方向、漫反射系数等，进行真正的光照计算。
可以看出，延迟渲染使用的Pass数目通常就是两个，这根场景中包含的光源数目是没有关系的。换句话说，延迟渲染的效率不依赖于场景的复杂度，而是和我们使用的屏幕空间的大小有关。这是因为，我们需要的信息都存储在缓冲区，而这些缓冲区可以理解成是一张张2D图像，我们的计算实际上就是在这些图像空间中进行的。
2.Unity中的延迟渲染
Unity有两种延迟渲染路径，Unity5.x之后和之后的延迟渲染路径。新旧延迟渲染路径差别很小，只是使用了不同的技术来权衡不同的需求。例如，较旧版本的延迟渲染路径不支持Unity5的基于物理的Standard Shader。\
对于延迟渲染路径来说，它最适合在场景中光源数目很多、如果使用前向渲染会造成性能瓶颈的情况下使用。而且，延迟渲染路径中的每个光源都按逐像素的方式处理。但是，延迟渲染也有一些缺点。
- 不支持真正的抗锯齿功能
- 不能处理半透明物体
- 对显卡有一定要求。如果使用延迟渲染的话，显卡必须支持MRT、Shader Mode3.0及以上、深度渲染纹理以及双面的模板缓冲。
当使用延迟渲染时，Unity要求我们提供两个Pass。
（1）第一个Pass用于渲染G缓冲。在这个Pass中，我们会把物体的漫反射颜色、高光反射颜色、平滑度、法线、自发光和深度等信息渲染到屏幕空间的G缓冲区中。对于每个物体来说，这个Pass仅会执行一次。
（2）第二个Pass用于计算真正的光照模型。这个Pass会使用上一个Pass中渲染的数据来计算最终的光照颜色，再存储到帧缓冲中。
默认的G缓冲区（不同Unity版本的渲染纹理存储内容会有所不同）包含了一下几个渲染纹理（Render Texture,RT）。
- RT0：格式是ARGB32，RGB通道用于存储漫反射颜色，A通道没有被使用。
- RT1：格式是ARGB32，RGB通道用于存储高光反射颜色，A通道用于存储高光反射的指数部分。
- RT2：格式是ARGB2101010，RGB通道用于存储发现，A通道没有被使用。
- RT3：格式是ARGB32（非HDR）或ARGBHalf（HDR），用于存储自发光+lightmap+反射探针（reflection probes）。
- 深度缓冲和模版缓冲。
在第二个Pass中计算光照时，默认情况下仅可以使用Unity内置的Standard光照模型。如果我们想要使用其他的光照模型，就需要替换掉原有的Internal-DeferredShading.shader文件。
3.可访问的内置变量和函数
