四種體積光的寫法：RayMarching、徑向模糊、Noise造假術(shù)、擠出造假術(shù)（包含URP、Build-In、ASE不同實(shí)現(xiàn)，并附帶源碼）

四種體積光的寫法：RayMarching、徑向模糊、Noise造假術(shù)、擠出造假術(shù)（包含URP、Build-In、ASE不同實(shí)現(xiàn)，并附帶源碼）

智慧之水Aqua

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一.效果預(yù)覽 與 對(duì)比

Volumetic Light性能與表現(xiàn)的取舍之道，總有一款適合那你的項(xiàng)目（文末源碼附上）

1.方案一：RayMarching

特點(diǎn)：效果一流且穩(wěn)定，但多次采樣ShadowMap比較消耗性能

2.方案二：光強(qiáng)Threshold + 徑向模糊

特點(diǎn)：效果不夠穩(wěn)定，性能消耗適中（有點(diǎn)類似于Bloom的思想）

3.方案三：Noise造假術(shù)

特點(diǎn)：需要額外的模型，但特別省性能，表現(xiàn)效果也還不錯(cuò)（如果是面片，則搭配Billboard效果更佳）

4.方案四：擠出造假術(shù)

特點(diǎn)：性能高，效果還行。但對(duì)模型頂點(diǎn)數(shù)不能太少，否則模型擠出時(shí)會(huì)被整體偏移（拿一個(gè)Cube試試就知道是啥意思了）

二、具體分析

以下是不同方法的實(shí)現(xiàn)思路，請(qǐng)結(jié)合下載的源碼食用更佳哦

方案一：RayMarching

大體步驟：①深度重建世界坐標(biāo)系 ②步進(jìn)式采樣shadowMap，累計(jì)光強(qiáng) ③模糊算法提高光強(qiáng)質(zhì)感 ④混合體積光與原場(chǎng)景

首先：按照之前文章中提到的RenderFeature小框架，配置好RenderFeature，將RayMarching的RenderPass注入到管線中（到時(shí)候工程源碼里會(huì)放這個(gè)小框架，不必?fù)?dān)心額外下載，想要了解更多的話，這是小框架的講解文章：智慧之水Aqua：URP RenderFeature通用框架（附源碼與使用教程））

后面我們將按照VolumetricLight_RenderPass中，重寫的Render( )函數(shù)展開分析（類似于Build-In中的OnRenderImage函數(shù)）

1.1深度重建世界坐標(biāo)系

可參照文章：?智慧之水Aqua：深度重建世界坐標(biāo)系的N種方法（附帶源碼）

1.2步進(jìn)式采樣shadowMap，累計(jì)光強(qiáng)

強(qiáng)烈推薦教我的賽博師傅：?李恒：【UnityShader】Volumetric Light 體積光（8）

接下來就是利用重建好的世界坐標(biāo)系，進(jìn)行shadowMap的采樣了，比如采樣下圖的0， 1， 2， 3點(diǎn)。

比如下圖：如果步進(jìn)4次，那么就會(huì)對(duì)0， 1， 2， 3進(jìn)行ShadowMap采樣，這樣0， 1點(diǎn)就累計(jì)到了光強(qiáng)，而2， 3點(diǎn)則沒有。

于是就會(huì)出現(xiàn)這種情況

但明顯能看到分層的情況，這是因?yàn)楫?dāng)步進(jìn)次數(shù)不夠大的時(shí)候，等距采樣會(huì)出現(xiàn)剛好漏過洞口的情況，造成某一段地方的光強(qiáng)累計(jì)不夠，從而出現(xiàn)分層。由此我們可以試試隨機(jī)采樣的效果

但這樣卻多了很多噪點(diǎn)，為了優(yōu)化表現(xiàn)，我們可以用模糊算法來優(yōu)化

1.3模糊算法提高光強(qiáng)質(zhì)感

模糊算法依舊還是推薦毛大神的?毛星云：高品質(zhì)后處理：十種圖像模糊算法的總結(jié)與實(shí)現(xiàn)

1.4混合體積光與原場(chǎng)景

直接相加就好：sceneColor + lightColor

也可以柔性混合：sceneColor + sceneColor * lightColor

方案二：光強(qiáng)Threshold + 徑向模糊

2.1提取高亮部分：屏幕空間中的燈光距離作為遮罩 + threshold過濾亮度值 = 生成亮度圖

2.2使用徑向模糊：營(yíng)造發(fā)散的效果（這里不展開講徑向模糊，可以參考毛大神的）

2.3混合體積光與原場(chǎng)景

直接相加就好：sceneColor + lightColor

也可以柔性混合：sceneColor + sceneColor * lightColor

方案三：Noise造假術(shù)

3.1造假體積：Noise圖拉長(zhǎng)

3.2邊緣消隱：上圖明顯邊緣太硬了，我們可以用Fresnel + UV擺放形成遮罩，來控制一下邊緣消隱

3.3VertexOffset做開合控制：效果是有了，但不太可控，所以利用遮罩做開合控制

方案四：擠出造假術(shù)

4.1頂點(diǎn)階段的模型擠出：模型沿著背光方向，頂點(diǎn)擠出一定程度

4.2片元階段控制衰減值：讓擠出的部分呈現(xiàn)丁達(dá)爾效應(yīng)

三、工程提供

百度網(wǎng)盤鏈接：https://pan.baidu.com/s/1rSl6rgOTaNO2UWwc-X2uzg?pwd=2233?提取碼：2233

Git鏈接：GitHub - RewriteHJ/Aqua-treasure-of-knowledge: 知識(shí)與你分享~

方案一：RayMarching

文件名：0002Volumetic Light / 0002RayMarchingVolumeticLight.unitypackage

下載后，新建一個(gè)URP工程，拖入Assets覆蓋即可（測(cè)試版本為unity2021.3.26）

方案二：光強(qiáng)Threshold + 徑向模糊

文件名：0002Volumetic Light / 0002RadialBlur_VolumetricLight.unitypackage

下載后，新建一個(gè)build-In工程，拖入Assets覆蓋即可（測(cè)試版本為unity2021.3.26）

方案三：Noise造假術(shù)

文件名：0002Volumetic Light / 0002NoiseTrick_VolumetricLight.unitypackage

下載后，新建一個(gè)build-In工程，拖入Assets覆蓋即可（測(cè)試版本為unity2021.3.26）

方案四：擠出造假術(shù)

文件名：0002Volumetic Light / 0002VertexExtrude_VolumetricLight.unitypackage

下載后，新建一個(gè)build-In工程，拖入Assets覆蓋即可（測(cè)試版本為unity2021.3.26）

四、結(jié)語(yǔ)

總結(jié)的四種Volumetric Light的方法就到這里啦。沉下心來看，其實(shí)體積光特別容易實(shí)現(xiàn)。后續(xù)我還會(huì)更新一些 渲染案例、實(shí)用小工具、Houdini程序化之類的文章，如果能點(diǎn)個(gè)小小的關(guān)注就更好了，嘿嘿，全當(dāng)時(shí)為了阿庫(kù)婭sama。今天的分享就到這啦，下次再見！

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厄里斯的胸是墊出來的?(? ???ω??? ?)?

發(fā)布于 2023-09-05 00:03