Unreal的SSR交点检测
关于 屏幕空间反射，可以参考文章很多，我觉得这篇写得还是蛮好的：Screen Space Glossy Reflections，借个图用用：
本文不考虑 粗糙度，也不考虑 多条反射射线，只借鉴一下 Unreal 引擎在处理 单条射线光线步进 时对 交点 的计算方式，用来改进我的插件 LWRP/URP SSR Water 的反射表现。
直接看下面这段最简单的 光线步进 代码片段：
#if SCALAR_BRANCHLESS
float MinHitTime = 1;
float LastDiff = 0;
float SampleTime = StepOffset * Step + Step;
UNROLL
for( int i = 0; i < NumSteps; i++ )
{
float3 SampleUVz = RayStartUVz + RayStepUVz * SampleTime;
// Use lower res for farther samples
float Level = Roughness * (i * 4.0 / NumSteps) + HZB_LEVEL_OFFSET;
float SampleDepth = Texture.SampleLevel( Sampler, SampleUVz.xy, Level ).r;
float DepthDiff = SampleUVz.z - SampleDepth;
bool Hit = abs( DepthDiff + CompareTolerance ) < CompareTolerance;
// Find more accurate hit using line segment intersection
float TimeLerp = saturate( LastDiff / (LastDiff - DepthDiff) );
float IntersectTime = SampleTime + TimeLerp * Step - Step;
float HitTime = Hit ? IntersectTime : 1;
MinHitTime = min( MinHitTime, HitTime );
LastDiff = DepthDiff;
SampleTime += Step;
}
float3 HitUVz = RayStartUVz + RayStepUVz * MinHitTime;
Result = float4( HitUVz, MinHitTime );
这里有一句比较有意思的注释：
Find more accurate hit using line segment intersection
在判断出射线和场景相交后，Unreal 并不着急返回 当前射线终点 对应的 屏幕坐标，而是根据上一段射线终点和当前射线终点相对于场景深度的偏移 插值 出一个更加准确的 屏幕坐标。
有点绕口，画个图就明了了：
上图显示的是射线深度刚超过场景深度时的情形，图中 CurrentDiff 是正数，LastDiff 是负数，如果考虑正负号，则交点的屏幕坐标计算公式如下：
HitScreenUV = lerp(LastScreenUV, CurrentScreenUV, -LastDiff / (CurrentDiff - LastDiff)))
上面代码中的 LastScreenUV 即上一段射线终点对应的 屏幕坐标，CurrentScreenUV 即当前射线终点对应的 屏幕坐标。
把 -LastDiff / (CurrentDiff - LastDiff) 的分子分母都 乘以-1 即：
HitScreenUV = lerp(LastScreenUV, CurrentScreenUV, LastDiff / (LastDiff - CurrentDiff)))
这样就和 Unreal 的代码对应上了。
效果对比
我在 LWRP/URP SSR Water 的光线步进交点计算中并没有上面的 插值 操作，而是判断出相交后直接返回当前射线终点对应的屏幕坐标。
配合 抖动，在 采样Step数 和 屏幕分辨率 比较高时，这样的做法表现其实也还不错。
不过，当我把分辨率调到 1200 x 600 时，之前的表现就一般般了，如下图：
添加插值后，还是 1200 x 600 的分辨率，表现就好多了：
如果把分辨率提到 2160 x 1080 这种常见的手机分辨率，表现就更好了：
做为一个水的shader，这样就差不多了，因为加上水波纹后，一切都是浮云：
个人主页
本文的个人主页链接：https://baddogzz.github.io/2020/03/06/Accurate-Hit/。
好了，拜拜！
