【unity shader】高级光照 --- 薄膜干涉

最新推荐文章于 2023-11-20 23:39:03 发布

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#unity #shader

本文探讨了薄膜干涉这一高级光照效果，解释了其在现实世界中的表现，如阳光下的肥皂泡和光盘。通过介绍薄膜干涉的原理和光程差的概念，展示了如何在Unity中使用shader模拟这一效果，包括利用Ramp贴图和Fresnel方程的方法。并提供了相关的shader代码示例，帮助理解并实现动态的薄膜干涉视觉效果。

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-光照模型是shader编程的核心与基础。一般的光照模型–不管是lambert还是phong–其实都是对现实光照的模拟。

但是现实中的光照效果要复杂得多。但就光的反射而言， 薄膜干涉就是一种非常常见的高级光照效果。

什么是薄膜干涉？

薄膜干涉的常见例子可以是阳光下的肥皂泡, 又或者是一张光盘

foam bubble

关于薄膜干涉的原理，可以参考wiki上的介绍【https://en.wikipedia.org/wiki/Thin-film_interference】

如图所示，光线进入薄膜时，在薄膜的上下表面均产生反射，由于反射光线走过的路径不同，就产生了一个光程差。一般，当光程差正好等于光线波长的整数倍时候，反射光线就彼此增强，当光程差等于波长的整数倍又半波长时，光线就彼此抵消。

光程差与波长有关，又与光线的入射角度相关，所以我们就看到了阳光下的肥皂泡呈现出红绿蓝的光谱，并且随着观察角度的不同而不断变化。

薄膜干涉的shader编程

利用Ramp贴图模拟薄膜干涉效果

薄膜干涉的shader模拟，在NVIDIA的网站教程中有一个范例。对一艘外星UFO施以薄膜干涉，效果是这样滴。
UFO
网上有人将这个demo转到了unity shader中，画风有些不一样了。
UFO
具体差异从何而来先不管，这个shader的实现原理就是计算光程差，以此为坐标对一副Ramp贴图采样，从而模拟光谱效果。实际观感还有赖于其他手段优化。
Ramp Tex
完整的shader代码如下：

Shader "thinfilm2" {
    Properties {
      _MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
      _Ramp ("Shading Ramp", 2D) = "gray" {}
      _SurfColor ("Specular Color", Color) = (0.5, 0.5, 0.5, 1) 
      _SpecExpon ("Spec Power"</