unity 实时折射shader

### 回答1：
实时折射 Shader 是在渲染透明物体时，通过计算物体内部的折射光线，使得物体表面呈现出折射的效果。以下是一个简单的 Unity 实时折射 Shader 示例：

Shader "Custom/Refraction" {
    Properties {
        _MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
        _Refraction ("Refraction", Range(0.0, 1.0)) = 1.0
        _BumpMap ("Normalmap", 2D) = "bump" {}
        _RefractionColor ("Refraction Color", Color) = (1,1,1,1)
    }

    SubShader {
        Tags { "RenderType"="Opaque" }
        LOD 100

        Pass {
            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag
            #include "UnityCG.cginc"

            struct appdata {
                float4 vertex : POSITION;
                float3 normal : NORMAL;
                float4 tangent : TANGENT;
                float2 texcoord : TEXCOORD0;
            };

            struct v2f {
                float2 uv : TEXCOORD0;
                float3 worldNormal : TEXCOORD1;
                float3 worldPos : TEXCOORD2;
                float3 worldRefract : TEXCOORD3;
                float3 worldView : TEXCOORD4;
                float3 worldIncident : TEXCOORD5;
                float3 worldTangent : TEXCOORD6;
                float3 worldBinormal : TEXCOORD7;
                UNITY_VERTEX_OUTPUT_STEREO
            };

            sampler2D _MainTex;
            sampler2D _BumpMap;
            float4 _MainTex_ST;
            float _Refraction;
            float3 _WorldSpaceCameraPos;
            float4x4 unity_WorldToObject;
            float4x4 unity_ObjectToWorld;
            float4x4 unity_CameraToWorld;
            float4x4 unity_WorldToCamera;

            float3 TransformWorldToTangent(float3 worldVec, float3 worldNormal, float3 worldTangent, float3 worldBinormal) {
                float3 tangentVec = float3(dot(worldVec, worldTangent), dot(worldVec, worldBinormal), dot(worldVec, worldNormal));
                return tangentVec;
            }

            void vert (inout appdata v) {
                UNITY_INITIALIZE_OUTPUT(appdata, v);
                float3 worldNormal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal);
                float3 worldTangent = UnityObjectToWorldDir(v.tangent.xyz);
                float3 worldBinormal = cross(worldNormal, worldTangent) * v.tangent.w;
                float3 worldPos = UnityObjectToWorld(v.vertex);
                float3 worldView = Normalize(_WorldSpaceCameraPos - worldPos);
                float3 worldIncident = TransformWorldToTangent(-worldView, worldNormal, worldTangent, worldBinormal);

                v.worldNormal = worldNormal;
                v.worldPos = worldPos;
                v.worldIncident = worldIncident;
                v.worldView = worldView;
                v.worldTangent = worldTangent;
                v.worldBinormal = worldBinormal;

                v.uv = TRANSFORM_TEX(v.texcoord, _MainTex);
                UNITY_TRANSFER_FOG(v, float4(v.vertex.xyz, 1));
            }

            float3 Refract(float3 I, float3 N, float eta) {
                float cosi = dot(I, N);
                float cost2 = 1.0 - eta * eta * (1.0 - cosi * cosi);
                return cost2 > 0.0 ? eta * I - (eta * cosi + sqrt(cost2)) * N : float3(0, 0, 0);
            }

            float4 frag (v2f i) : SV_Target {
                float3 normal = UnpackNormal(tex2D(_BumpMap, i.uv));
                float3 worldNormal = normalize(i.worldNormal);
                float3 worldTangent = normalize(i.worldTangent);
                float3 worldBinormal = normalize(i.worldBinormal);
                float3 worldIncident = normalize(i.worldIncident);

                float3 worldRefract = Refract(worldIncident, worldNormal, 1.0 / _Refraction);
                float2 refractOffset = i.uv + worldRefract.xy * (_Refraction * 0.01);
                float4 refractColor = tex2D(_MainTex, refractOffset);

                float3 viewDir = normalize(i.worldView);
                float fresnel = pow(1.0 - dot(-viewDir, worldNormal), 5.0);
                float3 refractTint = lerp(float3(1, 1, 1), _RefractionColor.rgb, _RefractionColor.a);
                float3 color = refractColor.rgb * refractTint;

                return float4(color * fresnel, refractColor.a);
            }
            ENDCG
        }
    }
    FallBack "Diffuse"
}

上述代码中，我们首先定义了一些属性，包括主纹理、折射系数、法线贴图、折射颜色等。然后我们定义了两个结构体，一个用于传递顶点数据，一个用于传递片元数据。在顶点着色器中，我们计算了物体表面的法向量、切线、副切线、视线和入射光线等信息，并将其保存在传递顶点数据的结构体中。在片元着色器中，我们首先使用法线贴图计算物体表面的法向量，然后根据折射系数计算物体内部的折射光线，并将其应用到主纹理上，最后计算菲涅尔反射系数，并将其与折射颜色混合，得到最终的颜色。

注意：上述代码仅为示例代码，实际使用时还需要根据场景和需求进行相应的调整和优化。

### 回答2：
Unity 实时折射shader是一种用于实时渲染中模拟物体折射效果的技术。通过这种shader，可以使物体在光线穿过或经过物体时发生折射，从而产生逼真的光学效果。

实时折射shader的实现原理是基于折射率。每个物体都有一个折射率，折射率决定了光线在物体中传播时的速度和角度的改变。shader根据光线从场景中的其他物体射出时发生的折射，来计算物体表面上的折射效果。这个计算可以在真实时间内进行，因此称之为实时折射。

实时折射shader包括两个主要部分：反射和折射。反射是物体表面产生镜面反射的效果，折射是光线穿过物体并改变方向的效果。在shader代码中，通过计算光线的入射方向和折射方向之间的角度差，来确定反射和折射的强度和方向。使用非常接近真实光学效果的折射模型，可以使物体看起来更加真实。

在Unity中实现实时折射shader，我们通常使用一些现成的shader库和工具，例如Amplify Shader Editor等。这些工具提供了图形界面和预设功能，使得创建和调整折射shader变得更加容易。我们可以通过调整折射率和材质的属性，改变折射效果的强度和形态。同时，还可以结合其他效果，如反射、环境光遮蔽等，来进一步增强折射效果的真实感。

总之，Unity实时折射shader是一种模拟物体折射效果的技术，通过计算光线的折射和反射来产生真实的光学效果。通过使用现成的shader库和工具，我们可以在Unity中轻松实现和调整这种效果，使得物体的渲染更加逼真和吸引人。

### 回答3：
Unity 实时折射着色器是一种在Unity引擎中使用的效果，主要用于在游戏或应用程序中实现物体对光线的折射效果。折射效果是指当光线从一个介质进入另一个介质时，光线的传播方向发生改变的现象。

在Unity中实现实时折射效果需要使用着色器语言编写自定义的着色器。着色器是一种控制对象在屏幕上渲染的方式的程序，它可以对光照、材质和纹理进行处理。

实时折射着色器的实现通常分为以下几个步骤：

1. 计算入射光线：首先需要计算从光源到物体表面的光线矢量，这可以通过在着色器中使用光照模型和材质属性来完成。

2. 计算折射光线：根据物体表面的法线和折射率，可以使用数学公式计算出光线从一个介质到另一个介质的折射光线矢量。折射光线的计算需要考虑入射角和材质的折射率。

3. 折射纹理采样：为了模拟物体的折射效果，通常需要将折射纹理与折射光线相结合。通过在着色器中采样和使用折射纹理，可以在物体内部产生扭曲和变形的视觉效果。

4. 渲染：最后，使用计算得到的折射光线和纹理数据，将物体渲染到屏幕上。折射光线的方向和强度会影响物体的透明度和光线的散射效果。

通过使用Unity实时折射着色器，可以在游戏或应用程序中实现更加真实的光线和材质效果。这可以用来创建逼真的水面、玻璃、水晶等物体，并为用户提供更加沉浸式的视觉体验。