菲涅耳公式（或菲涅耳方程），由奥古斯丁·让·菲涅耳导出。用来描述光在不同折射率的介质之间的行为。由公式推导出的光的反射称之为“菲涅尔反射”。菲涅尔公式是光学中的重要公式，用它能解释反射光的强度、折射光的强度、相位与入射光的强度的关系
在计算机图形学中的应用
一般运用于水面效果，试想一下你站在湖边，低头看向水里，你会发现近的地方非常清澈见底（反射较少），而看远的地方却倒映着天空（反射较多）。这就是菲尼尔效应
效果
菲尼尔反射我直接用的红色，可以看到远处的更红，而近处的为光照颜色白色
简化后的公式
由于真实的菲尼尔公式非常复杂，计算量较多。在游戏里往往会用简化版的公式来提升效率达到近似的效果
__fresnel = fresnel基础值 + fresnel缩放量*pow( 1 - dot( N, V ), 5 )__
Shader实现
Shader "lijia/fresnelTest"
{
Properties
{
_MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
_fresnelBase("fresnelBase", Range(0, 1)) = 1
_fresnelScale("fresnelScale", Range(0, 1)) = 1
_fresnelIndensity("fresnelIndensity", Range(0, 5)) = 5
_fresnelCol("_fresnelCol", Color) = (1,1,1,1)
}
SubShader
{
Tags { "RenderType"="Opaque" }
LOD 100
Pass
{
tags{"lightmode="="forward"}
CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
#include "UnityCG.cginc"
#include "Lighting.cginc"
struct appdata
{
float4 vertex : POSITION;
float2 uv : TEXCOORD0;
float3 normal : NORMAL;
};
struct v2f
{
float2 uv : TEXCOORD0;
float4 vertex : SV_POSITION;
float3 L : TEXCOORD1;
float3 N : TEXCOORD2;
float3 V : TEXCOORD3;
};
sampler2D _MainTex;
float4 _MainTex_ST;
float _fresnelBase;
float _fresnelScale;
float _fresnelIndensity;
float4 _fresnelCol;
v2f vert (appdata v)
{
v2f o;
o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
o.uv = TRANSFORM_TEX(v.uv, _MainTex);
//将法线转到世界坐标
o.N = mul(v.normal, (float3x3)unity_WorldToObject);
//获取世界坐标的光向量
o.L = WorldSpaceLightDir(v.vertex);
//获取世界坐标的视角向量
o.V = WorldSpaceViewDir(v.vertex);
return o;
}
fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
{
fixed4 col = tex2D(_MainTex, i.uv);
float3 N = normalize(i.N);
float3 L = normalize(i.L);
float3 V = normalize(i.V);
col.rgb *= saturate(dot(N, L)) * _LightColor0.rgb;
//菲尼尔公式
float fresnel = _fresnelBase + _fresnelScale*pow(1 - dot(N, V), _fresnelIndensity);
col.rgb += lerp(col.rgb, _fresnelCol, fresnel) * _fresnelCol.a;
return col;
}
ENDCG
}
}
}
