四种体积光的写法

【USparkle专栏】如果你深怀绝技，爱“搞点研究”，乐于分享也博采众长，我们期待你的加入，让智慧的火花碰撞交织，让知识的传递生生不息！

---

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）。

1. 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

2. 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

3. 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

4. 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。欢迎转发分享，未经作者授权请勿转载。如果您有任何独到的见解或者发现也欢迎联系我们，一起探讨。（QQ群：793972859）

作者主页：https://www.zhihu.com/people/tokisaki-52

再次感谢智慧之水Aqua的分享，如果您有任何独到的见解或者发现也欢迎联系我们，一起探讨。（QQ群：793972859）