Shader入门精要读书笔记12

第13、14章深度和法线纹理、非真实渲染

实现更加贴近应用的渲染效果（运动模糊、雾、卡通风格、素描风格），往往需要更加巧妙的思路和数学计算。

透视投影和正交投影的原理复习。
2种获取深度和法线纹理的方法：延迟渲染将纹理存入G-buffer中；正确的设置RenderType，使用单独的Pass渲染得到纹理。
脚本中相机的设置和纹理获取的代码实现，使用包装好的函数处理纹理采样后得到的线性的深度值。
使用Frame Debugger查看深度纹理的渲染效果（远裁剪平面太远或太近效果变差）
使用深度信息实现运动模糊：之前的运动模糊是整个屏幕每一帧渲染结果的叠加。现在的方法改进为，使用顶点的速度信息（6）进行模糊处理（7）。
速度：当前帧和前一帧的顶点位置（NDC坐标）相减除2。NDC坐标的xy分量为UV计算得到，z分量由解析深度纹理值后得到。难点在于由当前帧的NDC坐标计算前一帧的NDC坐标（使用了2个脚本中预先计算的变换矩阵）。
模糊处理：在每一个for循环中，延速度*模糊Size的方向迭代UV采样的偏移，累加到当前片元的颜色中。此方法不适用于物体移动而固定摄像机的运动模糊，可在Unity自带的ImageEffect包中寻找更多方法。
全局雾效：基于深度纹理，在一次屏幕后处理中，实现雾效。
雾效：共3种计算方法，线性、指数、指数平方；本节使用一个f和1-f混合原始颜色和雾的颜色，属于基于世界坐标高度信息（10）的线性混合，即雾的浓度随像素高度的增加而减小。
世界坐标/距离信息：以近裁剪面为基础获得4个边角的向量，使用近似三角形原理，带入深度信息后计算出像素点到摄像机的向量信息（片元着色器），摄像机坐标+向量信息得到像素点的世界坐标。难点在于从4个边角向量（顶点着色器）得到像素点摄像机向量（片元着色器）的插值过程，存疑。
边缘检测：使用Roberts算子，先后计算根据UV值采样得到的深度信息和法线信息，其中法线信息忽略了z分量以简化计算；最终返回0或1表示是否为边缘。
卡通风格渲染：其中一种方法，基于色调的着色技术，漫反射控制+描边。
渲染过程：背面，渲染轮廓，使用纯色并适当的延法线方向扩展一小段距离；正面，使用渐变纹理处理漫反射，高光部分使用平滑的插值函数，防止锯齿状的边缘出现，混合得到的颜色并输出即可。
素描风格渲染：色调艺术映射。若干张素描的纹理（笔画线条的间隔不同）按权重分别采样并混合。
渲染过程：在顶点着色器中计算漫反射的强度，使用if else判断划分出6个权重并传送给片元着色器；在片元着色器中按权重混合采样后的纹理，1-权重和，得到预设颜色的权重，混合他们得到素描颜色，与光照衰减相乘得到具有阴影效果的最终颜色。
扩展：文中提到了《大神》《军团要塞》《海岛奇兵》《三国志》等游戏均用到了非真实渲染；推荐读物《艺术化绘制的图形学原理与方法》。

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