Unity实现水底shader效果：反射、折射与水面波动解析

"Unity端的水底shader效果实现教程" 在Unity引擎中，创建逼真的水底效果是一项重要的任务，这通常涉及到多个复杂的视觉效果。本教程主要关注的是如何在Unity中实现水底的shader效果，包括水面的反射、折射、波动以及水底波纹的制作。以下是对这些关键知识点的详细解释。 首先，水面的反射效果是通过反射一个天空盒子来达成的。在物理学中，光线遇到物体表面时会遵循反射定律，即入射角等于反射角。在shader中，我们可以使用`reflect()`函数来计算反射光线的方向。例如： ```cpp float3 incomingRay = normalize(i.position - eye.xyz); float3 reflectedRay = reflect(incomingRay, normal); color = texCUBE(sky, reflectedRay).rgb; ``` 这段代码中，`i.position`是表面位置，`eye.xyz`是观察者的位置，`normal`是表面法线。`reflect()`函数根据入射光线和法线计算反射光线，然后从天空盒子纹理中采样颜色。 水面的折射则基于光的折射定律，当光线从一种介质进入另一种介质时，其传播方向会发生改变。在Unity中，我们使用`refract()`函数来计算折射光线的方向。由于水的折射率不同于空气，我们需要传入相应的折射率比（IOR_AIR/IOR_WATER）。折射效果的实现通常需要两遍渲染：一次正常渲染水面下的物体，然后在水面层上再次渲染，这次应用折射偏移。 水面波动的效果包含形变和波纹的光效。形变是通过在顶点着色器中对水面的纹理坐标进行采样，并将Y坐标进行偏移来实现的。这样使得水面在垂直方向上产生动态变化，模拟波动效果。例如： ```cpp v2f vert(appdata_full v) { v2f o; float4 info = tex2Dlod(water, float4(v.vertex.xy * 0.5 + 0.5, 0, 0)); o.position = v.vertex.xzy; o.position.y += info.r; o.vertex = UnityObjectToClipPos(o.position); return o; } ``` 此外，对波纹的函数采样可以获取不同方向的法线，进一步增强水面的动态感。这可以通过在纹理中存储波动信息，然后在片元着色器中进行采样和插值来完成。 实现Unity中的水底shader效果需要结合物理原理，如反射、折射，以及数学技巧，如纹理采样和法线计算。通过理解并应用这些概念，开发者能够创建出更为真实、生动的水体效果。