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 100Pass{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}}}