水渲染记录

水渲染记录

工作中，经常接到水渲染的需求，项目不同，要求也不同。断断续续几年里，从简单到复杂，也弄了一些，最近索性把市面上做的比较好的一些案例拿到研究了一遍，下面是根据Unity提供的Demo BoatAttack学习后重写的效果，记录一下实现过程。

海水组成:

水面波: Gerstner Wave

Gerstner Wave是比较简单常用的一种,也能做出挺不错的效果,相关介绍各种大佬也已经说了很多,我这里就直接记录怎么使用
海浪谱公式

参数解释:Q = 尖锐参数 A = 振幅 D = 波方向 w = 2π/L(L=波长)
将公式写成代码 先在c#中模拟看效果

调整尖锐度对应变化

两个叠加

三个叠加

四个叠加并调高QA 使得海浪看起来更汹涌

再加个主浪 全部调整波长

通过对参数的控制和波的叠加可以模拟出很多环境不同的水面效果,从平静的湖面到汹涌的大海,根据自己的理解写出代码去尝试才会有更深的体会.

计算法线:
法线公式:

其中：

将球拉长 将计算出的法线朝向赋值给小球 验证法线结果

现在 波形和法线都有了!

海水渲染

按照我的片元函数书写顺序罗列篇首效果组成
1.镜反
2.法线
3.菲尼尔
4.高光
5.折射
6.焦散
7.sss
8.白沫

镜反:附加相机RT传入

//_PlaneReflectTex由外部传入
reflection += tex2D(_PlaneReflectTex,fixed2(screenUV.x,(1-screenUV.y)) ).rgb;

法线: 混合法线扰动

half2 reflectionUV = screenUV + normalWS.zx * half2(0.02, 0.15);
reflection += tex2D(_PlaneReflectTex,fixed2(reflectionUV.x,(1-reflectionUV.y)) ).rgb;

菲尼尔:

half fresnelTerm = pow(1.0 - saturate(dot(normalWS, viewDirectionWS)), 5);
reflection *= fresnelTerm;

高光: unity内置DirectBDRF

高光+阴影

高光+阴影+镜反+菲尼尔

折射:

//_CameraOpaqueTexture非透抓屏传入
half3 refraction = tex2D(_CameraOpaqueTexture,distortion).rgb; 

焦散: 结合深度

折射+ 焦散

折射 焦散 深度渐变颜色

sss:
sss 折射 焦散 深度渐变颜色

以上叠加

白沫:
1.算白沫遮罩:根据上面计算的波形法线,波峰 + 海岸线 生成白沫遮罩
2.采样白沫贴图:采样白沫贴图*遮罩
3.白沫光照:主光,环境光,阴影

最终着色

船尾浪花

实时RT 白沫 + 叠加细节波影响尾浪法线