Unity Shader 玻璃效果

一个玻璃效果主要分为两个部分，一部分是折射效果的计算，另一部分则是反射。下面分类进行讨论：

折射：

1.利用Grass Pass对当前屏幕的渲染图像进行采样

2.得到法线贴图对折射的影响

3.对采集的屏幕图像进行关于法线方向上的扭曲和偏移，以模拟折射效果

反射：

主要利用环境贴图产生反射的残影，并和主贴图采样结果混合

得到反射和折射的结果后，以一个插值变量控制最终效果（类似于玻璃的透光率）；

脚本如下：

// Upgrade NOTE: replaced '_Object2World' with 'unity_ObjectToWorld'

Shader "MyUnlit/GlassRefraction"
{
    Properties
    {
        _MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
        //这里的法线贴图用于计算折射产生的扭曲
        _BumpMap("Normal Map",2D)="bump"{}
        //这里的环境贴图用于反射周围环境的部分残影
        _Cubemap("Environment Map",cube)="_Skybox"{}
        _Distortion("Distortion",range(0,100))=10
        //一个折射系数，用于控制折射和反射的占比
        _RefractAmount("Refract Amount",range(0,1))=1
    }
    SubShader
    {
        //保证该物体渲染时，其他不透明物体都已经渲染完成
        Tags { "RenderType"="Opaque" "Queue"="Transparent"}
        //抓取当前屏幕的渲染图像并存入指定纹理
        GrabPass{"_RefractionTex"}

        Pass
        {
            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag

            #include "UnityCG.cginc"

            struct appdata
            {
                float4 vertex : POSITION;
                float2 uv : TEXCOORD0;
                float3 normal:NORMAL;
                float4 tangent:TANGENT;
            };

            struct v2f
            {
                float4 uv : TEXCOORD0;
                float4 pos : SV_POSITION;
                float4 scrPos : TEXCOORD4;
                float4 TtoW0:TEXCOORD1;
                float4 TtoW1:TEXCOORD2;
                float4 TtoW2:TEXCOORD3;
            };

            sampler2D _MainTex;
            float4 _MainTex_ST;
            sampler2D _BumpMap;
            float4 _BumpMap_ST;
            samplerCUBE _Cubemap;
            float _Distortion;
            fixed _RefractAmount;
            sampler2D _RefractionTex;
            float4 _RefractionTex_TexelSize;

            v2f vert (appdata v)
            {
                v2f o;

                o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);

                o.uv.xy = TRANSFORM_TEX(v.uv, _MainTex);
                o.uv.zw = TRANSFORM_TEX(v.uv, _BumpMap);
                //得到屏幕采样坐标
                o.scrPos = ComputeGrabScreenPos(o.pos);

                float3 worldPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex).xyz;
                float3 worldNormal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal);
                float3 worldTangent = UnityObjectToWorldDir(v.tangent.xyz);
                float3 worldBinormal = cross(worldTangent, worldNormal)*v.tangent.w;

                o.TtoW0 = float4(worldTangent.x, worldBinormal.x, worldNormal.x, worldPos.x);
                o.TtoW1 = float4(worldTangent.y, worldBinormal.y, worldNormal.y, worldPos.y);
                o.TtoW2 = float4(worldTangent.z, worldBinormal.z, worldNormal.z, worldPos.z);

                return o;
            }

            fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
            {
                float3 worldPos = float3(i.TtoW0.w,i.TtoW1.w,i.TtoW2.w);
                float3x3 TtoW = float3x3(i.TtoW0.xyz, i.TtoW1.xyz, i.TtoW2.xyz);

                fixed3 worldViewDir = normalize(UnityWorldSpaceViewDir(worldPos));

                fixed3 tanNormal = UnpackNormal(tex2D(_BumpMap, i.uv.zw));
                fixed3 worldNormal = mul(TtoW, tanNormal);
                //对采集的屏幕图像进行关于法线方向上的扭曲和偏移，也就是模拟折射的效果
                float2 offset = tanNormal.xy*_Distortion*_RefractionTex_TexelSize.xy;
                i.scrPos.xy += offset;
                fixed3 refractCol = tex2D(_RefractionTex, i.scrPos.xy / i.scrPos.w).xyz;
                //这一块用来模拟反射的效果，反射越强，也就是透光度越低，越能看到主贴图纹理以及周围环境反射的残影
                fixed3 reflectDir = reflect(-worldViewDir, worldNormal);
                fixed4 mainTexCol = tex2D(_MainTex, i.uv.xy);
                fixed4 cubemapCol = texCUBE(_Cubemap, reflectDir);
                fixed3 reflectCol = mainTexCol.rgb*cubemapCol.rgb;
                //最后将折射和反射进行一个综合叠加，_RefractAmount可以认为是透光率，当它为1时，就是全透过而没有反射，为0时就是全反射跟镜子一样
                fixed3 color = refractCol * _RefractAmount + reflectCol * (1 - _RefractAmount);
                return fixed4(color,1.0);
            }
            ENDCG
        }
    }
    fallback "Diffuse"
}

效果如下：