unity shader學習筆記（二十）——Unity中的高級紋理之立方體紋理菲涅耳反射

菲涅耳反射

　　菲涅耳反射通常用來根據視角方向控制反射程度。它是一種光學現象，當光線照射到物體表面時，一部分反射，一部分進行折射或散射。真實的菲涅耳公式非常複雜，所以在實際渲染中，會使用一些近似的公式計算，如Schlick菲涅耳近似等式：
　　　　　　　
　　在上式中，F0是一個反射係數，控制菲涅耳反射強度，v是視角方向，n是法線方向
　　還有一個應用較廣的等式是Empricial菲涅耳近似等式：
　　　　　　　
　　其中，bias、scale、power是控制項。
　　使用菲涅耳反射可以模擬更加真實的反射效果。
　　
　　實現代碼如下：
　　

Properties {
        _Color ("Color Tint", Color) = (1, 1, 1, 1)
        _FresnelScale("Fresnel Scale", Range(0, 1)) = 0.5
        _Cubemap ("Reflraction Cubemap", Cube) = "_Skybox" {}
    }
    SubShader{
        Tags{ "RenderType" = "Opaque" "Queue" = "Geometry" }

        Pass{
            Tags { "LightMode" = "ForwardBase" }

            CGPROGRAM
            #pragma multi_compile_fwdbase
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag
            #include "Lighting.cginc"
            #include "AutoLight.cginc"

            fixed4 _Color;
            fixed _FresnelScale;
            samplerCUBE _Cubemap;

            struct a2v
            {
                float4 vertex : POSITION;
                float3 normal : NORMAL;
            };

            struct v2f
            {
                float4 pos : SV_POSITION;
                fixed3 worldNormal : TEXCOORD0;
                fixed3 worldPos : TEXCOORD1;
                fixed3 worldViewDir : TEXCOORD2;
                fixed3 worldRefl : TEXCOORD3;
                SHADOW_COORDS(4)
            };

            v2f vert(a2v v)
            {
                v2f o;
                o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);

                o.worldNormal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal);

                o.worldPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex);

                o.worldViewDir = UnityWorldSpaceViewDir(o.worldPos);

                o.worldRefl = reflect(-o.worldViewDir, o.worldNormal);

                TRANSFER_SHADOW(o);

                return o;
            }

            fixed4 frag(v2f i) : SV_Target
            {
                fixed3 worldNormal = normalize(i.worldNormal);
                fixed3 worldLightDir = normalize(UnityWorldSpaceLightDir(i.worldPos));
                fixed3 worldViewDir = normalize(i.worldViewDir);

                fixed3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz;

                fixed3 diffuse = _LightColor0.rgb * _Color.rgb * max(0, dot(worldNormal, worldLightDir));

                fixed3 reflection = texCUBE(_Cubemap, i.worldRefl).rgb;

                //Schlick菲涅耳反射
                fixed fresnel = _FresnelScale + (1 - _FresnelScale) * pow(1 - dot(worldViewDir, worldNormal), 5);

                UNITY_LIGHT_ATTENUATION(atten, i, i.worldPos);

                fixed3 color = ambient + lerp(diffuse, reflection, saturate(fresnel)) * atten;

                return fixed4(color, 1.0);
            }

            ENDCG
        }
    }
    FallBack "Reflective/VertexLit"

　　實現效果如下：