Cubemap应用之反射，折射，菲涅耳反射

cubemap
先将场景环境渲染到cubemap中，可以离线渲染，也可以实时渲染。对于静态的效果，离线就可以。离线还可以使用外部资源，如拍摄的全景图生成cubemap。
想象cubemap是一个包围在场景外的立方体。通过从场景中心向其发射射线来采样上面的颜色。

反射
对于反射，想象cubmap上有一个像素发射光线到表面然后反射到眼睛中，为获取这个颜色，需要从视线方向反推出入射光线的方向，即使用视线的反方向计算出折射方向来采样cubemap上面的颜色，就是入射像素的颜色。

折射
对于折射，要根据折射定律计算出折射光线，即 n1sina = n2sinb, 其中n1,n2是两个界面的折射率，a是入射角，b是折射角。实际上经常使用n1/n2即透射比。因为入射方向已知，透射比已知，所以可以计算出折射方向。计算时同样使用视线方向作为入射方向，根据光路可逆性，使用计算出的折射方向来采样cubmap即可。

菲涅耳反射
对于菲涅耳反射
菲涅耳现象：当光线照射到物体表面上时，一部分发生反射，一部分进入物体内部，发生折射或散射。被反射的光和入射光之间存在一定的比率关系。根据观察方向，反射光的量是不同的。比如视线垂直看往水面，能看到水下的情景，此时被水面反射的光线很少，因此能看到水下物体；而看远处的水面时几乎看不见水下的情景，此时被水面反射的光线很多，因此极少有光线从水下反射回来，从而几乎看不到水下的情景。
为了模拟这个现象，采样一个近似公式去计算反射光的强度： F(v,n) ，其中v是视线方向，n是表面法线。
有多种近似公式，如Schlick菲涅耳近似等式：Fschlick(v,n) = F0 + (1-F0)(1- dot(v,n)) ^ 5
其中F0是一个用于控制菲涅耳发射强度的系数，范围0~1, 当F0为1时，没有菲涅耳效果，完全反射；当F0为0时，完全使用计算出来的反射光比例。公式计算的结果和dot(v,n)成反比，即v和n的夹角越小，反射光越弱，当v和n夹角为0时，完全没有反射光；而v和n夹角接近90度时，反射光特别强。也就是在边缘处反射光最强，从而模拟了菲涅耳现象。
根据菲涅耳近似等式计算的结果，去调节反射光的比例，从而模拟了菲涅尔现象。即在普通反射的基础上，使用fresnel值对reflection值进行调节即可。当F0为1时，物体完全反射cubemap中的图像；当F0为0时，是一个具有边缘光照效果的漫反射物体。