Unity Shader系列文章：Unity Shader目录-初级篇

Unity Shader系列文章：Unity Shader目录-中级篇

效果：

折射效果

原理：

通过入射光线方向和表面法线向量及折射率比值来计算折射方向，再使用折射方向对立方体纹理采样(如何制作立方体纹理)。

折射率比值：入射光线所在介质折射率和折射光线所在介质折射率比值。
例如若光是从空气中射到玻璃表面，则折射率比值为：空气折射率/玻璃折射率，即：1/1.5。

斯涅尔定律

shader代码：

// 折射
Shader "Custom/Refraction"
{
    Properties
    {
        _Color ("Color Tint", Color) = (1, 1, 1, 1)
        _RefractColor ("Refract Color", Color) = (1, 1, 1, 1) // 折射颜色
        _RefractAmount ("Refract Amount", Range(0, 1)) = 1 // 折射系数，为1时，全折射
        // 折射率比值：入射光线所在介质折射率和折射光线所在介质折射率比值，
        // 例如若光是从空气中射到玻璃表面，则折射率比值为：空气折射率/玻璃折射率，即：1/1.5
        _RefractRatio ("Refract Ration", Range(0.1, 1)) = 0.5
        _Cubemap ("Cubemap", Cube) = "_Skybox" { }// 立方体纹理
    }
    SubShader
    {
        Tags { "RenderType" = "Opaque" "Queue" = "Geometry" }

        pass
        {
            Tags { "LightMode" = "ForwardBase" }

            CGPROGRAM

            // 编译指令，保证在pass中得到正确的光照变量
            #pragma multi_compile_fwdbase

            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag

            #include "Lighting.cginc"
            #include "AutoLight.cginc"

            fixed4 _Color;
            fixed4 _RefractColor;
            float _RefractAmount;
            fixed _RefractRatio;
            samplerCUBE _Cubemap;
            
            // 应用传递给顶点着色器的数据
            struct a2v
            {
                float4 vertex: POSITION; // 语义：顶点坐标
                float3 normal: NORMAL; // 语义：法线
            };

            // 顶点着色器传递给片元着色器的数据
            struct v2f
            {
                float4 pos: SV_POSITION; // 语义：裁剪空间顶点坐标
                float3 worldPos: TEXCOORD0;
                fixed3 worldNormal: TEXCOORD1;
                fixed3 worldRefr: TEXCOORD2;
                SHADOW_COORDS(3) // 声明一个用于对阴影纹理采样的坐标 (这个宏参数需要是下一个可用的插值寄存器的索引值，这里是3)
            };

            // 顶点着色器函数
            v2f vert(a2v v)
            {
                v2f o;

                // 将顶点坐标从模型空间变换到裁剪空间
                // 等价于o.pos = mul(UNITY_MATRIX_MVP, v.vertex);
                o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
                
                // 将顶点坐标从模型空间变换到世界空间
                o.worldPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex).xyz;

                // 将法线从模型空间变换到世界空间
                // 等价于o.worldNormal = mul(v.normal, (float3x3)unity_ObjectToWorld);
                o.worldNormal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal);
                
                // 观察向量
                float3 worldViewDir = UnityWorldSpaceViewDir(o.worldPos);

                // 折射向量
                o.worldRefr = refract(-normalize(worldViewDir), normalize(o.worldNormal), _RefractRatio);
                
                // 计算声明的阴影纹理坐标
                TRANSFER_SHADOW(o);
                
                return o;
            }

            // 片元着色器
            fixed4 frag(v2f i): SV_Target
            {
                fixed3 worldNormal = normalize(i.worldNormal);
                // 单位光向量
                fixed3 worldLightDir = normalize(UnityWorldSpaceLightDir(i.worldPos));
                
                // 环境光
                fixed3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz;
                
                // 漫反射
                fixed3 diffuse = _LightColor0.rgb * _Color.rgb * max(0, dot(worldNormal, worldLightDir));
                
                // 折射，对立方体纹理进行采样，此处并没有对worldRefl进行归一化，因为texCUBE参数仅仅只需要折射的方向
                fixed3 refraction = texCUBE(_Cubemap, i.worldRefr).rgb * _RefractColor.rgb;
                
                // 计算光照衰减和阴影
                UNITY_LIGHT_ATTENUATION(atten, i, i.worldPos);
                
                // 混合漫反射颜色和折射颜色
                fixed3 color = ambient + lerp(diffuse, refraction, _RefractAmount) * atten;
                
                return fixed4(color, 1.0);
            }

            ENDCG

        }
    }
    FallBack "Reflective/VertexLit"
}