更精确SSR的交点检测

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; UNROLLfor( int i = 0; i < NumSteps; i++ ){float3 SampleUVz = RayStartUVz + RayStepUVz * SampleTime;// Use lower res for farther samplesfloat 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！