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碎片着色器-球体光线跟踪-不显示任何内容

碎片着色器(Fragment Shader)是一种在图形渲染管线中用于处理每个像素片段的程序。它负责计算像素的最终颜色,并可以实现各种特效和图形处理操作。碎片着色器通常与顶点着色器配合使用,共同完成图形渲染过程。

球体光线跟踪(Sphere Ray Tracing)是一种基于光线追踪算法的渲染技术,用于模拟光线在球体表面的反射、折射和阴影等物理现象。通过追踪光线与球体的交点,计算光线的路径和颜色,可以生成高质量的球体渲染效果。

在碎片着色器中实现球体光线跟踪,可以通过以下步骤完成:

  1. 定义球体的属性:包括球心位置、半径、材质等信息。
  2. 计算光线与球体的交点:通过光线方程和球体方程求解,得到光线与球体的交点位置。
  3. 计算光线的反射和折射:根据球体的材质属性,计算光线在交点处的反射和折射方向。
  4. 计算光线的颜色:考虑光源、阴影和材质等因素,计算光线在交点处的颜色。
  5. 递归追踪光线:如果光线经过反射或折射后继续与其他物体相交,可以递归地进行光线追踪,以获取更真实的渲染效果。
  6. 输出最终像素颜色:将计算得到的像素颜色输出到屏幕上。

碎片着色器-球体光线跟踪技术在计算机图形学和游戏开发中具有广泛的应用场景,包括逼真的光照效果、阴影渲染、镜面反射、折射效果等。它可以用于创建高质量的渲染图像,并提供更真实的视觉体验。

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基础渲染系列(五)——多灯光

在与光照着色器相同的文件夹中创建My Lighting.cginc纯文本文件。你可以通过复制任意着色器文件,重命名然后清除其内容来实现。 ?...你可以将其定义为任何东西,或者什么也写。在本例中,我们将使用标识符MY_LIGHTING_INCLUDED。 ? 现在,我们可以将包含文件的所有内容放入预处理程序if块中。...默认模式是混合,等效于One Zero。这样通过的结果将替换帧缓冲区中以前的任何内容。要添加到帧缓冲区,我们必须指示它使用“ One One”混合模式。这称为additive blending。...我们将在以后的教程中处理这些内容。 对辅助光重复此过程,只是现在我们要添加到已有的灯光中。再说明一下,仅当我们要渲染的内容前无任何片段时,才会运行片段程序。...窗口本身显示每个Draw Call的详细信息。游戏视图将显示选定的Draw Call所呈现的内容。 ? (按步显示Draw Call) 首先绘制靠近照相机的不透明物体。

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Unity通用渲染管线(URP)系列(三)——方向光(Direct Illumination)

(各式各样受到4个光照的球体) 1 光照 如果要创建一个更加真实的场景,我们就需要模拟光和物体表面的交互。这比我们之前制作的不受光的着色器要复杂的多。...它可以在任何适当的3D空间中执行光照计算。因此,我们保留了定义的空间填。填充数据时,我们仅需在各处使用相同的空间即可。现在使用的是世界空间,但是稍后我们可以切换到另一个空间,并且一切任然正常进行。...3.3 表面属性 表面可以是完美的漫反射,完美的镜子或两者之间的任何物体。我们可以通过多种方式来控制它。这里使用metallic 工作流,这需要我们向Lit着色器添加两个表面属性。...(融合的球体) 但是,镜面反射也同样会消失。如果是完全透明的玻璃,则光线会穿过或反射。镜面反射不会消失。我们不能用我们目前的方法来呈现这一点。...5.2 设置属性和关键字 要完成任务,我们需要访问三项内容,并将其存储在字段中。首先是材质编辑器,它是负责显示和编辑材质的基础编辑器对象。

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    基础渲染系列(八)——反射

    在这种情况下,它应该反映出天空盒,显示蓝天和灰色地面才对。 1.1 间接镜面光照 我们的球体变了黑色,因为我们只包含了方向光。为了反映环境,我们还必须包括间接光。具体而言,间接光用于镜面反射。...因为我们使用球体的法线来采样环境,所以投影取决于视图方向。这就像在一个球体画了环境一样。 为了产生实际的反射,我们必须采取从照相机到表面的方向,并使用表面法线对其进行反射。...因此,你可以在包含其他文件之前,在自己的着色器中自行定义它。Unity的着色器没有在其他任何地方定义它,因此它们始终使用6。环境映射的实际大小未考虑在内。 ?...(没有嵌套反射) 我们的镜子包含在反射本身中,因为它们不是静态的。因此,让我们将地板镜子设为静态。球体应该保持动态,因为否则探针将无法再看穿它们,从而产生怪异的反射。 ?...(静态地面镜子,黑色反射) 反射镜现在显示在我们的单反射探头中,但显示为纯黑色。那是因为渲染探针时,它的环境图还不存在。它试图反射自己,但失败了! 默认情况下,Unity在环境贴图中包含反射。

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    Unity可编程渲染管线系列(十)细节层次(交叉淡化几何体)

    这意味着我们总是显示球体,直到其视觉尺寸降到10%以下为止。至少,没有LOD偏差时就是这种情况。有一个全局LOD偏差可用于调整所有LOD阈值。可以通过代码和项目设置的“Quality ”面板进行设置。...如果一帧花费的时间很长,那么我们只需要转到下一个模式,就无需跳过任何帧来使动画与时间保持同步。因此,我们仅需跟踪自上一次模式更改以来已过去了多少时间。如果时间太长,请转到下一个ST索引。 ?...这样可以将所有内容捆绑在一个对象实例中,而我们可以通过一条语句来销毁它。 现在,我们可以看到构建中包含多少个着色器变体。有多少取决于所包含的场景。...就我而言,我得到了一个日志条目,内容为“包含3054着色器变体”。最后是表明构建成功的最终构建日志。 3.4 剔除级联阴影 我们可以安全剥离的着色器变体示例是级联阴影的变体。...在增加着色器变量数之后执行此操作,以便我们跟踪原始计数。 ? 3.5 报告剔除的变体 现在可以从构建中删除对级联阴影的支持,但是我们对此还没有任何反馈。发生这种情况的唯一线索是构建时间和大小减少了。

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    1.1 使用Mesh 法线 复制我们的第一个着色器,并将其用作我们的第一个照明着色器。使用此着色器创建材质并将其分配给场景中的某些立方体和球体。...(立方体和球体) Unity的立方体和球面网格包含顶点法线。我们可以得到它们并将它们直接传递给片段着色器。 ? 为了测试,我们可以在着色器中可视化法线。 ? ?...这个通道可以可以访问场景的主要定向光,也设置了其他一些内容,但稍后再进行介绍。 ? ? (漫反射光) 2.4 灯光颜色 当然,光线并不总是白色的。...例如,如果所有可见的红色频率都被吸收,则逸出的部分将显示为青色。 无法逃脱的光线会发生什么? 光的能量通常以热量的形式存储在对象中。这就是为什么黑色的东西往往比白色的东西要温暖的原因。...必须确保材质的漫反射和镜面反射部分的总和超过1。这保证了我们不会在任何地方产生光。如果总数小于1最好,这仅意味着一部分光被吸收了。

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    但是仍然要跟踪该材质,因为我们稍后将其用于反照率。 ? ?...选择一个使用我们的着色器的DC,然后展开向量数组以查看其内容。 ? (通过帧调试器找到灯光颜色) 2.4 可变的灯光数量 恰好使用四个定向灯时,一切都按预期工作。其实可以支持更多。...但是,我们直接存储范围,而是通过存储并避免除以零来减少着色器要做的工作。 ? 将新数组添加到着色器,计算由范围引起的渐变,并将其分解为最终的漫反射贡献。 ? ?...(81个球的网格,4个点光源) 目前,通过一次DC就渲染了这81个球体(假设启用了GPU实例化),但每个球体片段的光贡献计算为四次。如果我们能够以某种方式仅计算每个对象所需的灯光,那会更好。...欢迎扫描二维码,查看更多精彩内容。点击 阅读原文 可以跳转原教程。

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    因此,任何地方都可以访问所有内容。Including 文件也与使用namespace不同。...1.4 Shader 函数 我们在保护包含的范围内定义着色器函数。它们的编写就像C#方法一样,但没有任何访问修饰符。现在从不做任何事情的简单void函数开始。 这已经能让着色器正常编译。...1.5 转换空间 当所有顶点都设置为零时,网格会折叠到一个点,并且不会渲染任何内容。顶点功能的主要工作是将原始顶点位置转换到正确的空间。调用时,如果需要,可以向该函数将提供可用的顶点数据。...但是,这仅适用于兼容的着色器,而我们的Unlit着色器则无效。你可以通过在检查器中选择它来进行验证。有一个SRP Batcher行指示兼容,并在下方给出了一个原因。 ?...3.1 Blend 模式 不透明渲染和透明渲染之间的主要区别是,我们是替换之前绘制的任何内容还是与之前的结果结合以产生透视效果。可以通过设置源和目标混合模式来控制。

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    (渲染时,投射阴影是一件好事情) 1 定向阴影 到目前为止,虽然我们的照明着色器可产生相当逼真的结果,但它会独立评估每个表面片段。它假设来自每个光源的光线最终都会撞击每个片段。...在这些立方体上方放置了四行球体。中间的行漂浮着球体,而外部的行通过圆柱体连接到它们下面的立方体。 这些对象具有Unity的默认白色材质。场景有两个方向光,即默认的方向光和稍弱的黄色光。...标准着色器显然具有某种方法来确定射线是否被阻挡。 通过将光线从场景投射到表面片段,你可以找出点是否在阴影中。如果该射线在到达片段之前撞击了某物,则它将被阻挡。...阴影图中的每个纹理像素代表光线照射到表面的点。但是,纹素不是单点。它们最终会覆盖更大的区域。它们与光的方向对齐,而不是与表面对齐。结果,它们最终可能会像深色碎片一样粘在,穿过和伸出表面。...顶点程序像往常一样将位置从对象空间转换为剪切空间,并且不执行其他任何操作。片段程序实际上不需要执行任何操作,因此只需返回零即可。GPU会为我们记录深度值。 ? 这就已经足以定向投射阴影了。 ?

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    基础渲染系列(二)——着色器

    该材质引用了着色器(它是GPU程序)及其可能具有的任何设置。 ? (分工明确) 我们的球体对象当前具有默认材质,该材质使用Unity的标准着色器。...现在,由于我们使用的是空的通道的默认行为,因此我们的球体可能会变成白色。如果发生这种情况,则意味着我们不再有任何着色器编译错误了。但是,你可能仍会在控制台中看到残留的错误。...(原始顶点位置) 黑色球体将变为可见,但会变形。这是因为我们将对象空间位置当作显示位置使用。因此,在视觉上移动球体不会产生任何影响。 我们必须将原始顶点位置与模型-视图-投影(MVP)矩阵相乘。...(黄色的球体) 当然,你并不是一直需要黄色物体。理想情况下,我们的着色器可以支持任何颜色。然后,你可以使用材质来配置要应用的颜色。这是通过着色器属性完成的。...现在,我们的着色属性应显示着色器检查器的“properties”部分中。 ? (着色器属性) 选择材质后,你将看到新的“Tint ”属性,设置为白色。你可以将其更改为任何喜欢的颜色,例如绿色。 ?

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    WebGL基础教程:第三部分

    光线跟踪 光线跟踪是更具真实感的一种光照技术,但它也是更耗时的一种。光线跟踪模仿了真实光;它从光源处发射"光子"或"光线",并让它们四处弹跳。...在大多数光线跟踪实现中,光线来自于"摄像机",并延相反方向弹向场景。这个技术通常用于电影,或可以提前渲染的场合。 这并不是说,你不能在实时应用中使用光线跟踪,但这样做会迫使你调整场景中的其它东西。...如果你有一个实时应用,你可能会提前编译场景内的部分内容。 如果应用中的光源不会到处移动,或一次只在小区域内移动,则你可以有一种非常高级的光线跟踪算法来预编译光照,并在移动光源附近重新计算一个小区域。...你可以将这两个函数添加到WebGL.js文件中去,然后,任何包含法向量数据的模型都会有光照效果。你可以修改顶点着色器中的光照方向和颜色来得到不同的效果。 我最后希望介绍的主题是在场景中添加2D内容。...我倾向于这种方法,因为它看上去更适于绘制2D内容。 我不会开始造一个新的2D框架,但是我们可以用一个简单例子来显示模型在当前旋转情况下的坐标信息。

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    基础渲染系列(十六)——静态光照

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    Unity通用渲染管线(URP)系列(四)——方向阴影(Cascaded Shadow Maps)

    除此之外,可见光最终可能不会影响任何投射阴影的对象,这可能是因为它们没有配置,或者是因为光线仅影响了超出最大阴影距离的对象。...通过复制LitPass并删除阴影投射器不需要的所有内容来创建ShadowCasterPass文件。因此,我们只需要剪切空间位置以及剪切的基色。片段函数没有任何返回值,因此如果没有语义,它将变为无效。...然后,着色器对每个片段可用的最佳级联进行采样。 3.1 设置 Unity的阴影代码每个定向光最多支持四个级联。到目前为止,我们仅使用了单个级联,它涵盖了最大阴影距离之前的所有内容。...我们需要着色器中的球体来检查表面碎片是否位于其中,这可以通过将距球体中心的平方距离与其半径进行比较来实现。因此,让我们存储平方半径,这样就不必在着色器中计算它了。 ?...将其与其他所有内容一起发送到GPU。 ? ? 我们已经可以做的一件事是将级联半径平方的倒数放在这些向量的X分量中。这样,我们就不必在着色器中执行此计算。

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    模板阴影理论概述

    为了了解所有的方法,欣赏他们的差异,优势和劣势,我强烈建议您阅读任何有关3D影像的内容。我们不应该限制自己只是研究阴影体积技术; 任何影像技术都值得一看。...图1:遮罩体和阴影体积 按照常规惯例,投射阴影的场景中的任何对象都称为封闭器。如上图1所示,我们有一个简单的二维视图(自上而下)的场景,一个球体作为闭塞器。球体右侧的矩形是影子接收器。...来自眼睛位置的2个最左侧的光线不会影响阴影体积的任何部分(灰色),因此所得到的模板值为0,这意味着由该两条光线表示的片段不在阴影中。现在让我们从左边跟踪第三条光线。...在某些情况下,场景中的阴影脚轮太小,无法显示任何自我阴影,只需使用投影阴影映射就会更加明智。对于逼真的软阴影,也可以使用阴影贴图更便宜地完成。...阴影卷由顶点着色器提供在商业图形硬件的整体改进之中,可编程顶点处理流水线(顶点着色器)的引入可能是任何实现阴影卷的最好的事情。

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    这时,光线的方向会随每个片元而变化。我们通过将从表面位置到光线光线归一化来找到它。因为目前不支持阴影,因此衰减为1。 ?...现实中,随着光远离其源传播之后,它会散布开来,变得越来越集中,因此光越远,亮度就越低。光线的强度是其中i 为配置强度,d 为距离。 这被称为平方反比定律。...早先我们推断,最终使用的光色代表的是从正面照亮的完美白色漫射表面碎片反射时观察到的光量。对于方向光来说确实如此,但对于其他类型的光,它也专门用于与光之间距离为1的片元。 ?...默认情况下,我们在灯光数据上调用带有灯光实例ID的InitNoBake,这指示Unity烘焙灯光。 ?...由于NativeArray是一个结构,因此我们将其初始化为默认值,否则它将不分配任何内容。 ? 我们只需要包含的点光源和聚光灯的索引,应该跳过所有其他类型的光源。

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    具体细节 1、配置OpenGL ES; loadShaders加载着色器和compileShader编译着色器内容前面的教程已经介绍过都次,不再赘述; setupBuffers配置缓存信息,并且创建顶点数据缓存...(推荐) glUniform常量赋值在编译链接完成顶点着色器后,可以设置着色器里面用到常量; 2、加载视频; loadAsset创建视频源,并用loadValuesAsynchronouslyForKeys...5、球体渲染 简单介绍下全景视频的原理: 通过多个摄像机录制多方向的视频,通过投影计算,存储到一个视频中; 将视频渲染到球面上,通过摄像机的位置与朝向,计算每次能显示内容并绘制到屏幕。...(摄像机的位置和朝向计算看下面) 思考1:全景视频显示效果与普通视频有何区别?为什么? 球面到2D视频的展开 ?...思考2:是否存在没有扭曲效果的全景显示? 2D视频到球面的显示 之前的教程有介绍过,点这里 下图是一张展开了的地球图像 ? 下图是按照球体的顶点数据进行渲染 ?

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    基础渲染系列(二十)——视差(基础篇完结)

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    发生这种情况时,不会有任何级联,因此它们不应影响全局阴影强度。而且我们仍然需要阴影距离的淡入值。...我们还需要跟踪其他阴影图集和矩阵的着色器属性标识符,以及一个用于保存矩阵的数组。 ? 我们已经使用向量的XY分量将方向图集的图集大小发送到GPU。...但是由于透视投影的原因,纹理像素的大小也固定,因此粉刺也固定。离光越远,粉刺就越大。 ?...这第二次将图集中的所有内容颠倒过来,从而使所有内容恢复正常。因为该行的第一个成分始终为零,所以我们只需将其他三个成分取反即可。 ? ? ?...(剪辑和透明材质的球体,两面都有阴影) 2.5 视场偏差 立方体贴图的面之间始终存在连续性,因为纹理平面的方向突然改变了90°。

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