Unity3D体积雾与光效实现指南

前言

在Unity3D中实现体积雾(Volume Fog)和体积光效(Volume Lighting)可以显著提升场景的视觉沉浸感。以下是分步指南和技术要点:

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一、体积雾(Volume Fog)

1. 实现方法

内置渲染管线

使用Environment Fog(菜单:Window > Rendering > Lighting > Environment)调整基础雾效。

参数:颜色、起始/结束距离、高度衰减。

HDRP(高清渲染管线)

通过Volume组件添加 Fog 效果。

选择 Volumetric Fog,调整密度、反照率、各向异性等参数。

启用Volumetric(项目设置 > HDRP > Frame Settings > Lighting)。

URP(通用渲染管线)

默认支持线性雾效,但高级体积雾需借助插件(如Post Processing Stack或第三方资源)。

使用Volume组件添加 Fog,调整参数如颜色、密度。

自定义Shader实现

编写Shader使用光线步进(Raymarching)模拟体积密度。

结合3D噪声纹理(如Perlin Noise)控制雾的动态变化。

2. 优化技巧

降低光线步进采样次数(如从128次减少到64次)。

使用深度缓冲(Depth Buffer)提前跳过无效区域。

在远距离切换为低质量雾效。

二、体积光效(Volumetric Lighting)

1. 实现方法

HDRP内置支持

在光源组件(如Directional Light)中启用 Volumetric 选项。

调整散射强度(Scattering)、颜色和采样距离。

URP实现

使用插件如 Volumetric Light Beam(Asset Store资源)。

自定义后处理Shader模拟光线散射(God Ray)。

通用方法(所有管线)

阴影贴图法:通过光源深度纹理生成光束。

屏幕空间光散射(Screen Space Light Scattering

// 示例Shader代码片段(光线散射叠加)

float4 frag(v2f i) : SV_Target {

    float2 uv = i.uv;

    float3 lightDir = normalize(_LightPos.xyz - worldPos);

    float accum = 0;

    for (int j = 0; j < NUM_SAMPLES; j++) {

        float3 pos = worldPos + lightDir * j * STEP_SIZE;

        accum += GetDensity(pos); // 基于密度的光线吸收

    }

    return exp(-accum * _Density) * _LightColor;

}

2. 优化技巧

限制光束的最大距离和角度。

使用低分辨率渲染(如半分辨率)后上采样。

对不可见区域的光束进行剔除。

三、结合使用体积雾与体积光

参数协调

确保雾的颜色与体积光色调一致(如黄昏场景使用暖色雾和光束)。

调整雾的密度避免遮挡光效。

性能管理

在移动端优先使用URP,并禁用高消耗特性(如多次散射)。

使用LOD系统动态降低远处体积效果的质量。

四、案例:HDRP中快速设置

体积雾

创建Volume > 添加 Fog > 选择 Volumetric Fog

调整参数:Base Height = 0, Mean Free Path = 100, Anisotropy = 0.5。

体积光

选择Directional Light > Volumetrics > 勾选 Enable

设置Scattering Intensity = 0.5, Sample Count = 64。

五、推荐资源

官方文档

HDRP Volumetrics

URP Lighting

教程

YouTube搜索“Unity Volumetric Lighting Tutorial”。

GitHub项目:Raymarching-Shaders(自定义体积效果)。

插件

Aura 2(全平台体积光照)

Volumetric Fog & Mist(Asset Store)

通过合理配置和优化,体积雾与光效能为场景增添电影级视觉效果。建议根据目标平台选择合适的渲染管线,并通过性能分析工具(如Profiler)持续监控GPU负载。

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