UnityShader-菲涅尔反射（Fresnel Reflection）

UnityShader-菲涅尔反射（Fresnel Reflection）

菲涅耳公式（或菲涅耳方程），由奥古斯丁·让·菲涅耳导出。

用来描述光在不同折射率的介质之间的行为。

由公式推导出的光的反射称之为“菲涅尔反射”。

菲涅尔公式是光学中的重要公式，用它能解释反射光的强度、折射光的强度、相位与入射光的强度的关系

在计算机图形学中的应用##

一般运用于水面效果，试想一下你站在湖边，低头看向水里，你会发现近的地方非常清澈见底（反射较少），而看远的地方却倒映着天空（反射较多）。

这就是菲尼尔效应

效果##

这里直接让反射颜色为红色，可以看到远处的更红，而近处的为光照颜色白色

简化后的公式##

由于真实的菲尼尔公式计算量较多。

在游戏里往往会用简化版的公式来提升效率达到近似的效果

fresnel = fresnel基础值 + fresnel缩放量*pow( 1 - dot( N, V ), 5 )

Shader实现##

Shader "lijia/fresnelTest"

{

	Properties

	{

		_MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}

		_fresnelBase("fresnelBase", Range(0, 1)) = 1

		_fresnelScale("fresnelScale", Range(0, 1)) = 1

		_fresnelIndensity("fresnelIndensity", Range(0, 5)) = 5

		_fresnelCol("_fresnelCol", Color) = (1,1,1,1)

	}

	SubShader

	{

		Tags { "RenderType"="Opaque" }

		LOD 100

		Pass

		{

			tags{"lightmode="="forward"}

			CGPROGRAM

			#pragma vertex vert

			#pragma fragment frag

			#include "UnityCG.cginc"

			#include "Lighting.cginc"

			struct appdata

			{

				float4 vertex : POSITION;

				float2 uv : TEXCOORD0;

				float3 normal : NORMAL;

			};

			struct v2f

			{

				float2 uv : TEXCOORD0;

				float4 vertex : SV_POSITION;

				float3 L : TEXCOORD1;

				float3 N : TEXCOORD2;

				float3 V : TEXCOORD3;

			};

			sampler2D _MainTex;

			float4 _MainTex_ST;

			float _fresnelBase;

			float _fresnelScale;

			float _fresnelIndensity;

			float4 _fresnelCol;

			v2f vert (appdata v)

			{

				v2f o;

				o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);

				o.uv = TRANSFORM_TEX(v.uv, _MainTex);

				//将法线转到世界坐标

				o.N = mul(v.normal, (float3x3)unity_WorldToObject);

				//获取世界坐标的光向量

				o.L = WorldSpaceLightDir(v.vertex);

				//获取世界坐标的视角向量

				o.V = WorldSpaceViewDir(v.vertex);

				return o;

			}

			fixed4 frag (v2f i) : SV_Target

			{

				fixed4 col = tex2D(_MainTex, i.uv);

				float3 N = normalize(i.N);

				float3 L = normalize(i.L);

				float3 V = normalize(i.V);

				col.rgb *= saturate(dot(N, L)) * _LightColor0.rgb;

				//菲尼尔公式

				float fresnel = _fresnelBase + _fresnelScale*pow(1 - dot(N, V), _fresnelIndensity);

				col.rgb += lerp(col.rgb, _fresnelCol, fresnel) * _fresnelCol.a;

				return col;

			}

			ENDCG

		}

	}

}