光照贴图原理
光照贴图（Lightmap）的概念就是将三维场景中光照的计算结果以二维纹理的形式保存下来，通常是用于静态场景的光照预计算，减少实时光照计算的开销。光照贴图是一种烘焙技术，特别常用于离线渲染或者游戏引擎中，当场景被渲染时，可以避免重复计算光照，显著提高渲染性能。
光照贴图的工作原理
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光照计算：对于场景中的每个物体，计算该物体在不同光照条件下的光照效果。这通常包括漫反射、镜面反射、阴影等因素。
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烘焙过程：将光照计算结果（通常是环境光、直接光源、反射等信息）通过投射到场景中的二维贴图上进行保存。这意味着光照计算的结果是静态的，并且已经预先计算好。
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纹理映射：将这些光照信息映射到物体的表面上，通常是通过纹理坐标来进行的。通过UV坐标，可以将每个物体表面上的光照结果贴到对应的二维光照贴图纹理上。
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在渲染时使用光照贴图：当渲染场景时，光照贴图作为一个常规纹理与模型的其他纹理（如漫反射纹理、法线贴图等）一起使用，提供事先计算好的光照信息，从而避免了实时计算光照的复杂度。
光照贴图的优势
- 性能优化：通过预计算并存储光照信息，减少了渲染时的光照计算，特别是在动态光源不多的场景中，光照贴图能显著提高渲染性能。
- 复杂的光照效果：可以烘焙复杂的光照效果（如全局光照、反射、阴影等），这些效果在实时渲染中计算起来可能非常昂贵。
光照贴图的限制
- 静态性：光照贴图是静态的，无法适应动态光源或物体的变化。如果场景中有动态光源或物体，光照贴图就不适用，或者需要频繁重新计算和更新。
- 存储开销：光照贴图可能需要大量的存储空间，尤其是在大规模场景或高分辨率的光照贴图时。
- 精度限制：由于光照贴图是二维纹理，因此其精度受到纹理分辨率的限制。高分辨率的光照贴图会导致更多的存储需求，但可能提供更精确的光照效果。
实际使用
在实际应用中，光照贴图常常用于以下几种情况：
- 游戏引擎：用于静态场景的光照计算，例如《Minecraft》使用的光照贴图来减少实时光照的计算。
- 3D 渲染软件：用于静态物体的全局光照预计算，以节省渲染时间。
总结
光照贴图就是一种将复杂的光照计算预先烘焙到纹理图像中的技术，这样在渲染时就不需要实时计算光照，而是直接将计算好的结果从纹理中提取出来。它是一种非常高效的性能优化手段，尤其在静态场景中表现出色。