Unity Shader：雾的数学运算以及在Unity中使用Global Fog
发表于2018-10-30
Unity 自带的 GlobalFog 通过一个屏幕特效实现了全局雾效，但其实shader的雾的效果，还会用到一些数学知识，这篇我们就来看看雾的数学运算以及Global Fog的全局雾效。
不同情况下的雾的效果：
Forward,MSAA,Bloom,Global Fog/Exponential Squared/Density 0
Forward,MSAA,Bloom,Global Fog/Exponential Squared/Density 0.045
Forward,MSAA,Bloom,GlobalFog/ExponentialSquared/Density0.085
Forward,MSAA,Bloom,GlobalFog/ExponentialSquared/Density0.125
1、雾的数学运算
雾中存在着雾粒子，当光线接近雾粒子时，有一定几率被雾粒子吸收并被散射至其他方向，在此过程中光的初始颜色将会递减，并递增雾粒子的颜色，此种大面积的散色最终产生了雾中朦胧的效果。
左侧光线的原始颜色称为Color-enter, Center,右侧最终变化后的颜色称为Color-leave，Cleave。每当Center接触一个雾粒子时，它的颜色发生如下变化：
当发生多次散射时：
Cleave=(Center-Creduction+Cincrease)-Creduction+Cincrease
由之前公式可总结出：…-Creduction+Cincrease=…*g+(1-g)*Cfog
因此
可归纳为：
如果将Cleave理解为最终可视颜色，Center为物体本身颜色，那么：
一个幂函数可以指数函数重写：
因此
将x取2以发挥GPU中log2()和exp2()函数的性能优势
此即为模拟‘均匀雾’的最终公式，exp_2(-(-log_2(g))*z))称为雾的因子f，-log_2(g)称为雾的浓度d，z称为雾的距离z。d取反后保证了公式正确逻辑，既当d增加时f将会衰减，也既是Center衰减，Cfog增加。
2、雾在Unity中的应用（Global Fog)
在以个充满雾的环境中，一个无限远的天空是无法被看见的，既是f=exp2(?d?∞)=0f=exp2(?d?∞)=0，因此正常的天空盒在有雾的场景中并不适用。可以用几个plane包围住场景，配合Unity的Global Fog充当天空盒的角色。
plane的材质用default即可，如有特殊需要也可使用其他，但shader必须在片段着色器内使用UNITY_APPLY_FOG函数。
将平行光颜色改为Cfog颜色。
进入windows/lighting/settings；找到Other Settings,勾选“Fog”，Mode改为”Exponential Squared”。
Main Camera增加Global Fog脚本。
在任意脚本中动态增减RenderSettings.fogDensity。
效果：
来自：https://blog.csdn.net/liu_if_else/article/details/73743706