Unity Shader实现：水面反射、折射与波纹效果

"本文主要介绍了如何在Unity引擎中实现水底波纹的视觉效果，包括水面的反射、折射、波动形变以及光效产生波纹的详细步骤和技术。" 在Unity中实现水底波纹效果是一项挑战性的工作，涉及到多个图形学原理和技术。首先，我们需要了解的是水面的反射和折射，这两个效果对于模拟真实的水面至关重要。 水面的反射是通过反射一个天空盒子来实现的。当光线从空气射向水面时，如果遇到表面，会发生反射。在Unity中，我们可以通过计算入射光线（incomingRay）和法线（normal）的反射向量（reflectedRay），然后使用纹理立方体（sky）采样反射的颜色。这样就能得到镜面反射的效果。 水面的折射则涉及到光的传播规则，当光线从一个介质（如空气）进入另一个介质（如水）时，光线会发生偏折。在Unity中，我们同样需要计算入射光线和法线，但这次使用折射公式（refract）来得到折射光线（refractedRay）。由于水面的存在，通常需要在两个不同的渲染路径中处理，一次是正常的场景渲染，另一次是水面下的物体以折射的方式重新渲染。 水面波动是实现动态感的关键。这包括形变和光效产生的波纹。形变主要是通过对水面每个点的y坐标进行扰动来实现的。在顶点着色器中，我们可以采样一个纹理（water），该纹理存储了水面的波动信息，然后将每个顶点沿垂直方向（y轴）移动，以创建起伏的效果。 此外，对波纹的函数采样用于获取不同方向的法线，这有助于增强水面的立体感和动态感。在片段着色器中，可以使用这些新的法线来计算光照，使得波纹看起来更加真实。 总结来说，实现水底波纹效果需要综合运用Unity的渲染技术，包括反射、折射、纹理采样以及顶点和片段着色器的编程。通过精确的数学计算和视觉效果的调试，可以创建出令人信服的水体效果，为游戏或应用增添生动的细节。这个过程不仅要求对Unity引擎有深入理解，还需要掌握一定的图形学理论。