四种体积光的写法
四种体积光的写法
体积光效果是游戏开发中常见的视觉效果之一，能够为场景增添真实感和氛围感。本文将介绍四种不同的体积光实现方案，包括RayMarching、光强Threshold+径向模糊、Noise造假术和挤出造假术。每种方案都有其独特的优缺点和适用场景，开发者可以根据项目需求选择最适合的方案。
一、效果预览与对比
Volumetic Light性能与表现的取舍之道，总有一款适合你的项目（文末源码附上）。
- 方案一：RayMarching
- 特点：效果一流且稳定，但多次采样ShadowMap比较消耗性能。
- 提供URP源码
- 方案二：光强Threshold+径向模糊
- 特点：效果不够稳定，性能消耗适中（有点类似于Bloom的思想）。
- 提供Build-In源码
- 方案三：Noise造假术
- 特点：需要额外的模型，但特别省性能，表现效果也还不错（如果是面片，则搭配Billboard效果更佳）。
- 提供ASE源码
- 方案四：挤出造假术
- 特点：性能高，效果还行。但对模型顶点数不能太少，否则模型挤出时会被整体偏移（拿一个Cube试试就知道是啥意思了）。
- 提供Build-In源码
二、具体分析
以下是不同方法的实现思路，请结合下载的源码搭配使用。
1. 方案一：RayMarching
大体步骤：
- 深度重建世界坐标系
- 步进式采样ShadowMap，累计光强
- 模糊算法提高光强质感
- 混合体积光与原场景
首先：按照之前文章中提到的RenderFeature小框架，配置好RenderFeature，将RayMarching的RenderPass注入到管线中，后续在工程源码里会放这个小框架，不必担心额外下载。
关于小框架的讲解文章可查看：《URP RenderFeature通用框架（附源码与使用教程）》。
利用反射实例化RenderPass脚本
后面我们将按照VolumetricLight_RenderPass中，重写的Render()函数展开分析（类似于Build-In中的OnRenderImage函数）。
1.1 深度重建世界坐标系
可参照文章：
《深度重建世界坐标系的N种方法（附带源码）》
1.2 步进式采样ShadowMap，累计光强
强烈推荐教我的赛博师傅的文章：
《【UnityShader】Volumetric Light 体积光（8）》
接下来就是利用重建好的世界坐标系，进行ShadowMap的采样。
比如采样下图的0，1，2，3点，如果步进4次，那么就会对0，1，2，3进行ShadowMap采样，这样0，1点就累计到了光强，而2，3点则没有。
于是就会出现这种情况：
左图为场景展示，右图为累计光强
但明显能看到分层的情况，这是因为当步进次数不够大的时候，等距采样会出现刚好漏过洞口的情况，造成某一段地方的光强累计不够，从而出现分层。由此我们可以试试随机采样的效果。
抖动解释
左图为未使用抖动，右图为抖动之后的
但这样却多了很多噪点，为了优化表现，我们可以用模糊算法来优化。
1.3 模糊算法提高光强质感
模糊算法依旧还是推荐毛大神的文章：
《高品质后处理：十种图像模糊算法的总结与实现》
1.4 混合体积光与原场景
直接相加就好：sceneColor+lightColor
也可以柔性混合：sceneColor+sceneColor*lightColor
左图为直接相加， 右图为柔性混合
2. 方案二：光强Threshold+径向模糊
2.1 提取高亮部分
屏幕空间中的灯光距离作为遮罩+Threshold过滤亮度值=生成亮度图
提取高亮部分后的效果图
2.2 使用径向模糊
营造发散的效果（这里不展开讲径向模糊，可以参考毛大神的文章）：
对高亮部分进行模糊之后
2.3 混合体积光与原场景
直接相加就好：sceneColor+lightColor
也可以柔性混合：sceneColor+sceneColor*lightColor
混合之后
3. 方案三：Noise造假术
3.1 造假体积
Noise图拉长：
Noise图被极度拉长了
效果展示
3.2 边缘消隐
上图明显边缘太硬了，我们可以用Fresnel+UV摆放形成遮罩，来控制一下边缘消隐。
3.3 VertexOffset做开合控制
效果是有了，但不太可控，所以利用遮罩做开合控制。
4. 方案四：挤出造假术
4.1 顶点阶段的模型挤出
模型沿着背光方向，顶点挤出一定程度：
4.2 片元阶段控制衰减值
让挤出的部分呈现丁达尔效应：
三、工程提供
百度网盘链接：
https://pan.baidu.com/s/1rSl6rgOTaNO2UWwc-X2uzg?pwd=2233
提取码：2233
Git链接：
https://github.com/RewriteHJ/Aqua-treasure-of-knowledge
方案一：RayMarching
文件名：0002Volumetic Light / 0002RayMarchingVolumeticLight.unitypackage
下载后，新建一个URP工程，拖入Assets覆盖即可（测试版本为Unity 2021.3.26）方案二：光强Threshold+径向模糊
文件名：0002Volumetic Light / 0002RadialBlur_VolumetricLight.unitypackage
下载后，新建一个Build-In工程，拖入Assets覆盖即可（测试版本为Unity 2021.3.26）方案三：Noise造假术
文件名：0002Volumetic Light / 0002NoiseTrick_VolumetricLight.unitypackage
下载后，新建一个Build-In工程，拖入Assets覆盖即可（测试版本为Unity 2021.3.26）方案四：挤出造假术
文件名：0002Volumetic Light / 0002VertexExtrude_VolumetricLight.unitypackage
下载后，新建一个Build-In工程，拖入Assets覆盖即可（测试版本为Unity 2021.3.26）
四、结语
总结的四种Volumetric Light的方法就到这里啦。沉下心来看，其实体积光特别容易实现。今天的分享就到这啦，下次再见！
这是侑虎科技第1628篇文章，感谢作者智慧之水Aqua供稿。