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(,))=
         //一个折射系数，用于控制折射和反射的占比
         _RefractAmount("Refract Amount",range(,))=
     }
     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 * ( - _RefractAmount);
                 return fixed4(color,1.0);
             }
             ENDCG
         }
     }
     fallback "Diffuse"
 }

效果如下：