Unity Shader 反射 折射 菲涅尔反射

菲尼尔反射原理：

通过计算得到的反射值，采样CubeMap，得到环境反色颜色。

核心算法：

反射核心算法：Reflect（-viewDir，worldNormalDir）
折射核心算法：Refact（-viewDir，worldNormalDir）
菲涅尔反射算法： FresnelInstenisty-（1-fresnelIntensity）*dot（-viewDir，worldNormalDir）

CubeMap创建：

通过右键 创建Light—Refection Probe 创建完成之后点击烘培，即可得到烘培好的CubeMap。
注意:要烘培的物体必须勾上Refection Probe Static 同静态批处理一个道理，否则无法正常烘培到CubeMap。
注意:Refecition Probe的位置要与最终效果的相机位置相同，且Y轴相反，否则达不到下图想要的效果。

首先参观一下镜湖的效果，真的是湖田一色，美丽至极！

思考：
这种效果是怎么实现的呢？
首先名字叫做镜湖，镜湖，不就是镜面吗？对，可以把湖面看做以面镜子,镜子反射出了照到的影像，出现了上图效果,可以理解为镜像。
在深入一下，镜子，镜像，那镜子是什么原理呢？对，就是反射，镜像反射。

所以，我们有两种实现方式：
1.镜面。
2.反射。

博主这里先介绍第二中实现方式，反射。
反射实现的原理：
计算反射值，通过反射值采样烘培环境得到的CubeMap，得到反射的颜色值，最后输出最终颜色。

菲尼尔反射效果:
下图只是单纯的菲涅尔反射效果，如果想要达到和镜湖类似的效果，后期还需要加上水效果,在水的效果上进行菲尼尔反射效果。

下图均是菲涅尔系数为1的效果

效果一：

效果二：

下图是菲涅尔系数为0的效果

菲尼尔值变化演示动态效果：

附上源代码：

//菲尼尔反射
Shader "Custom/FresnelReflec"
{
    Properties
    {
        _MainTex ("MainTex", 2D) = "white" { }
        _Color ("Color", Color) = (1, 1, 1, 1)
        _CubeMap ("CubeMap", Cube) = "_Skybox" { }
        _ReflectionColor ("RelfctionColor", Color) = (1, 1, 1, 1) //反射颜色
        _FresnelReflec ("FresnelReflec", Range(0, 1)) = 0.5 // 菲尼尔反射
    }
    
    SubShader
    {
        
        Tags { "Renderer" = "Opaque" }
        LOD 100
        pass
        {
            CGPROGRAM
            
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag
            #include "UnityCG.cginc"
            #include "Lighting.cginc"
            
            sampler2D _MainTex;
            fixed4 _MainTex_ST;
            fixed4 _Color;
            samplerCUBE _CubeMap;
            fixed4 _ReflectionColor;
            half _FresnelReflec;
            
            struct v2f
            {
                float4 vertex: SV_POSITION;
                float2 uv: TEXCOORD0;
                float3 worldNormal: TEXCOORD1;
                float3 worldView: TEXCOORD2;
                float3 worldLight: TEXCOORD3;
            };
            
            v2f vert(appdata_base v)
            {
                v2f o;
                o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
                o.uv = TRANSFORM_TEX(v.texcoord, _MainTex);
                fixed3 worldPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex);
                o.worldNormal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal);
                o.worldView = UnityWorldSpaceViewDir(worldPos);
                o.worldLight = UnityWorldSpaceLightDir(worldPos);
                return o;
            };
            
            fixed4 frag(v2f i): SV_TARGET0
            {
                fixed3 worldNormalDir = normalize(i.worldNormal);
                fixed3 worldViewDir = normalize(i.worldView);
                fixed3 worldLightDir = normalize(i.worldLight);
                
                fixed3 reflection = reflect(-worldViewDir, worldNormalDir);
                
                fixed fresnel = _FresnelReflec - (1 - _FresnelReflec) * dot(-worldViewDir, worldNormalDir);
                fixed3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz;
                fixed3 diffuse = tex2D(_MainTex, i.uv).rgb * _Color.rgb * dot(worldNormalDir, worldLightDir);
                fixed3 reflectionColor = texCUBE(_CubeMap, reflection).rgb * _ReflectionColor.rgb;
                
                fixed3 color = ambient + lerp(diffuse, reflectionColor, fresnel);
                
                
                return fixed4(color, 1);
            }
            
            ENDCG
            
        }
    }
    
    FallBack "Diffuse"
}

优化的空间还很大,目前只是一个静态烘培的菲尼尔反射效果，后期可考虑加上动态反射，以及水效果,以达到更好的效果。

下面是正常的反射效果：

参数调节：