Unity Shader - Ray Marching Study Summary - 学习汇总

自学记录用

Ray Marching 字面意思就是：光线步进。

详细一些的说明：屏幕中每个像素放射一条射线，作为 光路逆向追踪，将光线所按照特定的步长来前进（步进），直到碰撞到SDFs函数几何体（SDFs是：(Signed Distance Fields的简写)），或是超出指定的最远距离，就停止步进。

根据碰撞后的几何体表面，得到世界坐标，计算出法线、等信息来做光照运算。

上面说的 光路逆向追踪，因为通常是我们相机或是眼睛是接收光线信息的，但根据光路可逆原理，所以我们从接收方发射射线，来模拟光线在接触到表面信息后的反射，折射，透射，散射，吸收等现象。

Ray Marching 的潜力，目前来说，手机硬件跑的话，还是比较耗的，PC上也耗。

但随着硬件不断升级，我相信有一天，会出现用SDFs函数建模的软件。

而现在的建模软件：3D MAX, Maya, ZBrush, Blender， 等，都是使用顶点来建模了。

SDFs这种建模才算真正的优美，使用的是一些距离函数模型（距离交集、并集、等），同样可以制作出千变万化的模型。

但是顶点建模的方式应该是不会淘汰的，因为有些简单渲染效果的，还是可以用的。

实例

• Unity Shader - Ray Marching - T1 - SimpleSphere
• Unity Shader - Ray Marching - T2 - SimpleSphereAndPlane
• Unity Shader - Ray Marching - T3 - GetSurfaceNormals
• Unity Shader - Ray Marching - T4 - LightingSurface
• Unity Shader - Ray Marching - T5 - Shadow
• Unity Shader - Ray Marching - T6 - SoftShadow
• Unity Shader - Ray Marching - T7 - AO
• 后续有空会回到继续学习：分材质着色
• 后续有空会回到继续加上：ambient,specular,reflection,refraction,等效果
• 后续有空会回到继续学习：体积光
• 后续有空会回到继续学习：体积雾
• 后续有空会回到继续学习：动态模糊

References

• ShaderToy里最佩服的人：IQ

  • SDF - signal distance fields
    • distance functions
    • raymarching distance fields

• 1,Learn aboat RayMarching

• 2,Learn aboat RayMarching

• 3,Learn aboat RayMarching

• 4,Learn aboat RayMarching

• 1. Why Ray Marching

• ray tracing ray marching 区别?

• 笔记二十七——RayMarch简单实践02 Simple-SDF-RayMarchingScene

• 在Unity里使用光线步进（Raymarching）

• penumbra shadows in raymarched SDFs - 光线步进中使用有向距离场实现软阴影

• Raymarching Distance Fields: Concepts and Implementation in Unity