初探雾效果！shader 源码分析与讲解！ Cocos Creator 3D Shader Fog !

随便讲讲雾的原理以及旧版本的使用雾的方法。

效果

原理

雾效(​​fog​​)是游戏中常用的一种效果，根据远近产生不同的深度的雾效果。

这个效果涉及两个关键字。

• • 
    
• 距离
• 颜色
  • 
    

在着色器中，雾效的​​距离​​，一般转换成计算雾效因素(​​factor_fog​​)，这个数字范围是​​0-1​​。

• • 
    
• 1
  表示完全不受雾影响
• 0
  表示完全被雾笼罩
  • 
    

接着再根据这个雾效因素去计算​​颜色​​，混合当前颜色​​color​​和雾​​factor_fog​​的颜色即可。

mix(cc_fogColor.rgb, color.rgb, factor_fog)

接下来就是如何去计算这个雾效因素了。

雾效因素一般是通过由摄像机位置(​​cc_cameraPos​​)和当前点位置(世界坐标，由世界空间矩阵和模型坐标计算的​​wPos​​)的距离去计算的。

float cam_dis = distance(cc_cameraPos, wPos);

不同的雾效果，采用不同的方式去计算雾效因素。

线性雾

线性一般会有两个参数去计算。雾开始的地方​​fogStart​​和雾最远的地方​​fogEnd​​。

• • 
    
• 当距离小于雾开始的地方，表示没有雾，即雾效因素为1
• 当距离大于雾最远的地方，完全被雾给覆盖了，即雾效因素为0
  • 
    

factor_fog = clamp((fogEnd - cam_dis) / (fogEnd - fogStart), 0., 1.);

当然也可以改造一下，在​​0-1​​之间平滑一些。

factor_fog = 1.0 - smoothstep(fogStart, fogEnd, fogDistance);

指数雾

指数雾就是用指数函数根据距离计算雾效因素。

一般会有一个雾浓度​​fogDensity​​去控制这个指数函数。

一般指数雾：

factor_fog = exp(-cam_dis * fogDensity);

平方指数雾：

factor_fog = exp(-cam_dis * cam_dis * fogDensity * fogDensity);

层级雾

层级雾计算过程相对复杂，大致过程就是计算水平面的距离和高度距离以及浓度参数，具体实现过程可以参考源代码 ​​cc-fog.chunk​​。

fDensity = (sqrt(1.0 + ((fDeltaD / fDeltaY) * (fDeltaD / fDeltaY)))) * fDensityIntegral;factor_fog = exp(-fDensity);

移植

在 ​​Cocos Creator 3D v1.2​​ 版本之前还未提供雾效果，那么该如何移植或定制呢？

把控一个重点，雾效果的关键就是计算雾效因素。

因为材质默认使用的是 ​​builtin-standard.effect​​，可以拷贝一份重新写个​​build-in-fog.effect​​，然后再将需要雾化的材质选择这个​​effect​​。

先在顶点着色器中加一个雾效因素的计算方法。

out float v_fogFactor;
float computeFogFactor(float fogDistance){
    const float start = 1000.0;
    const float end = 3000.0;
    const float density = 0.0002;
    // return clamp((end-fogDistance)/(end-start), 0.0, 1.0); //雾化因子线性变化
    return 1.0 - smoothstep(start,end,fogDistance); //雾化因子非线性变化
    // return exp(-(density*fogDistance)); // 指数雾
    // return exp(-density*density*fogDistance*fogDistance); // 指数雾2
}

把雾效因素传给片元着色器。

v_fogFactor = computeFogFactor(length(cc_cameraPos.xyz - pos.xyz));

在片元着色器中接收雾效因素。

in float v_fogFactor;

计算混合颜色。

color.rgb = mix(fogColor, color.rgb, v_fogFactor);

效果预览(示例项目可以加Q群 ​​859642112​​ 获取)：

小结

雾

fog

！计算雾效系数 ！混合颜色 ！

shader

！

以上为白玉无冰讲解 ​​Cocos Creator 3D v1.2​​ 中的 ​​"雾效果(fog)原理解析"​​ 的技术分享。欢迎分享给身边的朋友！

天下事有难易乎？为之，则难者亦易矣；不为，则易者亦难矣。人之为学有难易乎？学之，则难者亦易矣；不学，则易者亦难矣。

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