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前言

能量罩外发光，效果主要是周围亮，中间透明的样子。这和菲涅尔效果刚好相反。所以，我们在这篇文章中，使用菲尼尔公式实现能量罩的外发光效果。

• Unity中URP下的菲涅尔效果实现（URP下的法线和视线向量怎么获取）

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一、实现菲涅尔效果

• 核心公式：$\vec{N}\cdot \vec{V}$

1、求 $\vec{N}$

• 在应用程序传入顶点着色器中，接收模型本地空间法线

half3 normalOS : NORMAL;

• 在顶点着色器传入片元着色器结构体，添加模型世界空间法线

half3 normalWS : TEXCOORD4;

• 在顶点着色器，把法线从本地空间转化到世界空间

o.normalWS = TransformObjectToWorldNormal(v.normalOS);

• 在片元着色器，对其归一化后得到 $\vec{N}$

half3 N = normalize(i.normalWS);

2、求 $\vec{V}$

• 在 顶点着色器传入片元着色器结构体增加模型顶点世界空间

float3 positionWS : TEXCOORD2;

• 在顶点着色器，把模型顶点本地空间坐标 转化为 模型顶点世界空间坐标

o.positionWS = TransformObjectToWorld(v.positionOS);

• 在片元着色器，用摄像机世界空间坐标减去模型顶点世界空间坐标，归一化后得到$\vec{V}$

half3 V = normalize(_WorldSpaceCameraPos - i.positionWS);

3、得出菲涅尔效果

half NdotV = dot(N,V);

4、得出菲涅尔相反效果

• 在属性面板定义 float 用于控制菲涅尔强弱

_FresnelIntensity(“FresnelIntensity”,Range(1,15)) = 1.0

• 使用指数函数调节菲涅尔效果，并且限制 $\vec{N}\cdot \vec{V}\ge 0$

half3 fresnel = pow(max(0,1 - NdotV),_FresnelIntensity);

5、增加菲涅尔颜色

• 在属性面板增加Color控制菲涅尔颜色

_FresnelColor(“FresnelColor”,Color) = (0,0,0,0)

• 在片元着色器，与菲涅尔相反效果相乘

fresnel *= _FresnelColor;

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二、能量罩 交接处高亮 和 外发光效果结合

1、修改混合模式，使能量罩透明

Blend One One

2、限制 $0\le HighLightColor\le 1$ 和菲涅尔相加输出

return saturate(highLight)+fresnel;

三、测试代码

Shader "MyShader/URP/P4_3_4"
{Properties {[Header(HighLight)]_HighLightColor("HighLightColor",Color) = (0,0,0,0)_HighLightFade("HighLight",Float) = 1.0[Header(Fresnel)]_FresnelIntensity("FresnelIntensity",Range(1,15)) = 1.0_FresnelColor("FresnelColor",Color) = (0,0,0,0)}SubShader{Tags{//告诉引擎，该Shader只用于 URP 渲染管线"RenderPipeline"="UniversalPipeline"//渲染类型"RenderType"="Transparent"//渲染队列"Queue"="Transparent"}Pass{Blend One OneZWrite OffName "Unlit"HLSLPROGRAM#pragma vertex vert#pragma fragment frag// Pragmas#pragma target 2.0// Includes#include "Packages/com.unity.render-pipelines.core/ShaderLibrary/Color.hlsl"#include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Core.hlsl"#include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Input.hlsl"CBUFFER_START(UnityPerMaterial)half4 _HighLightColor;half _HighLightFade;half _FresnelIntensity;half4 _FresnelColor;CBUFFER_ENDTEXTURE2D(_CameraDepthTexture);SAMPLER(sampler_CameraDepthTexture);TEXTURE2D(_CameraOpaqueTexture);SAMPLER(sampler_CameraOpaqueTexture);//struct appdata//顶点着色器的输入struct Attributes{float3 positionOS : POSITION;float2 uv : TEXCOORD0;half3 normalOS : NORMAL;};//struct v2f//片元着色器的输入struct Varyings{float4 positionCS : SV_POSITION;float2 uv : TEXCOORD0;float4 screenPos : TEXCOORD1;float3 positionWS : TEXCOORD2;float3 positionVS : TEXCOORD3;half3 normalWS : TEXCOORD4;};//v2f vert(Attributes v)//顶点着色器Varyings vert(Attributes v){Varyings o = (Varyings)0;o.positionWS = TransformObjectToWorld(v.positionOS);o.positionVS = TransformWorldToView(o.positionWS);o.positionCS = TransformWViewToHClip(o.positionVS);o.screenPos = ComputeScreenPos(o.positionCS);o.normalWS = TransformObjectToWorldNormal(v.normalOS);return o;}//fixed4 frag(v2f i) : SV_TARGET//片元着色器half4 frag(Varyings i) : SV_TARGET{//深度图//float2 uv = i.screenPos.xy / i.screenPos.w;float2 uv = i.positionCS.xy/ _ScreenParams.xy;float4 cameraDepthTex = SAMPLE_TEXTURE2D(_CameraDepthTexture,sampler_CameraDepthTexture,uv);float depthTex = LinearEyeDepth(cameraDepthTex,_ZBufferParams);float depth = depthTex + i.positionVS.z;float4 highLight = 1 - depth;highLight = pow(highLight,_HighLightFade);highLight *= _HighLightColor;float4 opaqueMap = SAMPLE_TEXTURE2D(_CameraOpaqueTexture,sampler_CameraOpaqueTexture,uv);//fresnel外发光//pow(max(0,dot(N,V)),Intensity)half3 N = normalize(i.normalWS);half3 V = normalize(_WorldSpaceCameraPos - i.positionWS);half NdotV = dot(N,V);half4 fresnel = pow(max(0,1 - NdotV),_FresnelIntensity);fresnel *= _FresnelColor;return saturate(highLight)+fresnel;}ENDHLSL}}
}