Unity之计算环境反射WorldRefl

本文介绍如何在游戏开发中使用自定义Vertex/Fragment Shader处理Cubemap反射,包括顶点着色器中计算世界空间法线和反射方向,以及片断着色器中融合环境映射纹理和光源信息。

在游戏中,有时需要反射环境,如果用SurfaceShader会比较简单,但是surfaceShader的性能比较差,所以经常需要自己写Vertex/Fragment Shader来处理。

首先通过一个Editor脚本来创建Cubemap( 可以在我博客主面的git地址里找)。

在顶点着色器里

v2f vert (appdata_full v)
{
	v2f o;
	
	o.pos	= mul(UNITY_MATRIX_MVP, v.vertex);
	o.uv		= v.texcoord;
	
	<strong>float3 worldNormal = mul((float3x3)_Object2World, v.normal);
	o.refl = reflect(-WorldSpaceViewDir(v.vertex), worldNormal);
	o.refl.x = -o.refl.x;</strong>
	
	#ifndef LIGHTMAP_OFF
	o.lmap = v.texcoord1.xy * unity_LightmapST.xy + unity_LightmapST.zw;
	#endif
	
	
	return o;
}


在片断着色器里

fixed4 frag (v2f i) : COLOR
{
	fixed4 c 	= tex2D (_MainTex, i.uv.xy);
	
	#ifndef LIGHTMAP_OFF
	c.xyz *= DecodeLightmap (tex2D(unity_Lightmap, i.lmap));
	#endif
	
	c.xyz += texCUBE(_EnvTex,i.refl) * c.a;
	
	return c;
}


### 镜面反射效果的实现 在 Unity 中实现镜面反射效果可以通过多种方式完成,具体取决于项目的渲染管线以及需求复杂度。以下是几种常见的方法及其对应的实现思路。 #### 方法一:基于 Shader Graph 的镜面反射 通过使用 **Shader Graph** 工具,可以快速构建一个支持镜面反射的材质。这种方法适合初学者,并且能够直观地调整参数[^1]。 - 打开 Shader Graph 并创建一个新的 Unlit 或 Lit 节点。 - 添加 `Reflection` 和 `Normal Vector` 输入节点来获取场景中的反射向量和法线方向。 - 使用 `Sample Texture Cube` 节点采样环境贴图(Environment Cubemap),并将其连接到 Base Color 输出端口。 - 将最终的结果应用到材质上,在场景中观察实时变化。 ```csharp // 示例脚本用于动态设置反射强度 using UnityEngine; public class MirrorMaterialController : MonoBehaviour { public Material mirrorMaterial; public float reflectionIntensity = 1f; void Update() { if (mirrorMaterial != null) mirrorMaterial.SetFloat("_ReflectionStrength", reflectionIntensity); } } ``` #### 方法二:屏幕空间反射(SSR) 对于更高级的需求,比如需要精确计算物体间的相互反射关系,则可以采用屏幕空间反射技术。此方案通常适用于 Universal Render Pipeline (URP) 场景下[^2]。 - 导入官方提供的 SSR 插件包或参考开源项目进行集成。 - 设置摄像机 Post Processing Layer 启用 Screen Space Reflection 功能。 - 调整 Quality 参数控制性能与视觉质量之间的平衡。 需要注意的是,由于 SSR 是一种后期处理特效,因此可能会增加一定的 GPU 开销。 #### 方法三:传统自定义 HLSL / CG 实现 如果希望完全掌控整个流程而不依赖任何图形编辑工具的话,那么编写原生 HLSL/Cg 程序将是最佳选择之一[^3]。 下面给出一段简化版代码片段作为示范: ```hlsl Shader "Custom/MirrorReflection" { Properties { _MainTex ("Texture", 2D) = "white" {} _CubeMap ("Cubemap", CUBE) = "_Skybox" {} } SubShader { Tags { "RenderType"="Opaque" } Pass { CGPROGRAM #pragma vertex vert #pragma fragment frag sampler2D _MainTex; samplerCUBE _CubeMap; struct appdata { float4 vertex : POSITION; float3 normal : NORMAL; }; struct v2f { float4 pos : SV_POSITION; half3 worldRefl : TEXCOORD0; }; v2f vert(appdata IN) { v2f OUT; OUT.pos = UnityObjectToClipPos(IN.vertex); // 计算世界坐标系下的反射矢量 half3 viewDir = normalize(ObjSpaceViewDir(IN.vertex)); OUT.worldRefl = reflect(-viewDir, IN.normal); return OUT; } fixed4 frag(v2f IN) : SV_Target { fixed4 reflColor = texCUBElod(_CubeMap, float4(IN.worldRefl, 0)); return reflColor; } ENDCG } } } ``` 上述示例展示了如何利用立方体贴图生成简单的镜像反射效果[^4]。 ---
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