如何在Unity中实现Stochastic Screen Space Reflection效果

作者：admin
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时间：2018年07月04日
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分类：厚积薄发

这篇文章里，作者详尽介绍了如何做一个符合自己需求的SSR。因为Unity自带的PostProcess里面的SSR效果不太理想。作者陆续找到的一些方案也不尽如人意，比如一款CandelaSSRR纯镜面效果确实很好，但是粗糙表面居然直接就是正太模糊；论坛上一个免费的Stochastic SSR，结果原作者用ImageRender来做，导致和透明物体的排序会出现问题（如图）。

另外，这个Stochastic SSR的RayMarching求交也比较直接。导致反射会很拉长（如图）。

因此本文作者决定参考这些大神的方案，自己动手做一个满意的SSR。首先把一些方案里面的主要计算内容提取了出来，分别是RayCasting，Resolve，Temporal，Combien四个部分。最后选择使用CommandBuffer来处理这些内容。因为这样自带Forward物体遮挡。
Screen Space Reflection 学习笔记：
https://blog.csdn.net/hehemingsgc6/article/details/53888902
在Unity中实现屏幕空间反射Screen Space Reflection（1）：
https://www.cnblogs.com/yangrouchuan/p/7574405.html

对于SSR原理如果不清楚，可以去看如上两篇文章。接下来分享一下主要的制作流程。需要注意的点就是RayCasting_Linear的PixelShader，使用了两张RT输出。第一张分布存储HItUV和HitDepth以及SSR的Mask，第二张则存储计算出来的采样概率分布(rayPDF项)，这里的rayPDF的XYZ项存的则是被粗糙度影响的法线分布效果，可以做出那种越粗糙反射越拉丝、狭长、模糊的反射。rayPDF的A存的则是重要性采样得到的方差,后面会拿来做Resolve加速采样去噪。这里主要加入了一个厚度判断求交，如果不这样做会产生本文第二张图那样的错误拉长(本来是用背面深度来做的，因为这样精度准确，后来消耗过高就换成了常量厚度(Thickness)，背面深度方法依然保留着)。

然后在CS里面就需要把上面提到的两个RT取出来。因为后面的ResolvePass(去噪和采样反射效果阶段)还会用到。

接着就会进入RsolvePass，这个Pass会把HitUV拿来采样反射贴图，HitMask算反射遮罩(混合Cubemap用)，同时用HitPDF和HitDepth算一个相邻像素共用一个采样样本(因为根据SSSR的PPT描述，一定程度上相近的两个像素得到的反射可能会是一个样子，感觉和NV的SVGF有异曲同工之秒)。最后把结果结合起来就是最终的反射效果了。然后我们把这个结果再用CB存到一张RT里(因为即便进行了相邻像素共用一个样本还是会产生很多噪点，后面还会加入Temporal来过滤噪点)。

至此，SSR的效果基本成型。接着就可以来Temporal过滤(目的是进一步消除噪点)。
这里的过滤方法来自Playerdade的GitHub的开源项目：
https://github.com/playdeadgames/temporalgithub.com

最后得到的TemporalAfter就是最终的反射效果了。就可以和主场景里面的MianTex进行混合来输出到屏幕显示最终效果。(这里面要传一个SceneColor给Shader去做混合。因为前面的Marching阶段Bilt的关系，内置的_MainTex基本变样了，所以手动传递一个SceneColor进去)。在CombientPass利用之前TAA过滤过的RT和传进来的SceneColor以及之前算好的SSRMask进行混合(同时加入Fersnel的计算，比较符合物理现象)。