原本是想找找體積霧的，無意中發現了 gpu gems 3上的一篇螢幕特效實現體積光散射的文章，實現了一波發現文章裡公式列的很高大上，結果具體實現卻出乎意料的簡單，只是通過畫素的螢幕位置和光源的螢幕位置計算光線方向，然後在乙個迴圈中沿光線方向將上乙個畫素的顏色衰減後疊加到下乙個畫素，具體可參考 gpu gems 原文，在 unity 中效果如下：
週末又在github發現乙個500多星星的體積光，專案主要參考了 gpu pro 5 上的乙個體積光實現方法，效果很棒，忍不住下下來研究了一下
我們從最簡單並具有代表性的一種情況入手，即當相機在點光源範圍外的時候，效果如上圖所示，通過繪製乙個和點光源範圍一樣的球，通過raytrace的方法遍歷球中的位置並計算其光照，raytrace 路徑如圖所示，我們只需要遍歷光線在球內部的位置：
實際用使用的**如下：
float3 raystart = _worldspacecamerapos;
float3 rayend = i.wpos;
float3 raydir = (rayend - raystart);
float raylength = length(raydir);
raydir /= raylength;
float3 lighttocamera = _worldspacecamerapos - _lightpos;
float b = dot(raydir, lighttocamera);
float c = dot(lighttocamera, lighttocamera) - (_volumetriclight.z * _volumetriclight.z);
float d = sqrt((b*b) - c);
float start = -b - d;
float end = -b + d;
我們以
c 表示相機所在點，
l表示點光源所在點，根據上面**我們可以看出， −b
=ca
， c=c
l2−d
l2 ，
d2=b
2−c=
ca2−
cl2+
dl2=
dl2−
(cl2
−ca2
)=dl
2−la
2=bl
2−la
2=ab
2 故d
=ab （上面的計算完全就當高中幾何算了就沒管方向了）
因此，在點光源範圍內沒有遮擋物的情況下 -b-d 和 -b+d 分別就是raytrace的起點和終點，再通過 _cameradepthtexture 計算遮擋物位置並與當前的 end 做比較取最小值，然後，我們就可以做 raytrace了，對於點光源，光照計算較為簡單，光線的衰減 unity 已經幫我們算好了，其具體實現在 wiki 中也有，然後是陰影，對於點光源，其 shadowmap 以 texcube 的形式儲存， unityshadowlibrary.cginc 檔案中，我們可以看到其實現：
#if defined (shadows_cube)
samplercube_float _shadowmaptexture;
inline float samplecubedistance (float3 vec)
inline half unitysampleshadowmap (float3 vec)
#endif // #if defined (shadows_cube)
然後是散射，我們之所以能看見「體積光」就是因為光線在介質中發生了散射，在點光源中，我們可以簡單的設定乙個係數來決定raytrace的每一步有多少光源散射到了攝像機方向，到了這一步，我們便可以得到下面的結果：
圖中的結果是直接在光源位置放置了乙個等大小的 sphere，但實際上還存在乙個很大的問題，要產生陰影，我們則不能將其渲染佇列設定為透明，但在 geometry 的渲染佇列繪製，如果我們渲染天空盒，則體積光便會被天空盒覆蓋掉，如圖所示：
把渲染佇列調整至 transparent 之後則是這樣的：
因此，github 中的專案使用了 commandbuffer 在 unity 渲染完 shadowmap 後，繪製不透明物體之前繪製體積光的sphere 並將rendertarget 設定為自定義的 rendertexture，最後再通過imageeffect的方式，將體積光混合到當前的 framebuffer 中
當然，上面提到的都是專案中比較基礎的部分，github 專案中還使用了 deithered offset 的方法來使 raytrace 的取樣更加均勻，可以在使用更少的步數的情況下，達到更好的效果
以及先降取樣再通過模糊和超取樣還原的方法來減少運算量
這裡不再一一分析，有興趣的可以檢視 gpu pro 原文或者閱讀 github 的專案原始碼
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