unity大气散射

大气散射效果对游戏画质的提升具有巨大价值，本文主要从代码层面介绍大气散射的原理与实现。首先，让我们来理解单次散射现象。阳光进入大气层时，其强度开始衰减。在路径上的任意点，比如P点，会发生散射现象，然后光线继续衰减至A点并进入相机。这一过程中，光线的衰减程度可以通过特定的公式进行计算，公式中包含衰减系数和散射系数等变量。

在理解单次散射后，我们将探讨大气散射的两种类型：Rayleigh Scattering（瑞利散射）与Mie Scattering（米散射）。瑞利散射发生在大小远小于光线波长的粒子中，光线的波长会对其散射程度产生影响。而Mie散射发生在大小远大于光线波长的粒子中，光线波长对其散射影响可以忽略，Mie散射是太阳周围光晕的主要成因。

进一步地，我们介绍散射方程，它描述了光线如何在大气中进行散射，其中包含散射系数、相位函数与大气密度比三个关键参数。在海平面上，散射系数是一个常数，Rayleigh散射系数为0.005802f、0.013558f、0.033100f，而Mie散射系数为0.003996f、0.003996f、0.003996f。

除了散射系数，我们还需要理解相位函数的概念，它描述了散射光线的方向分布。此外，大气密度比是一个关键参数，它随高度变化而变化，如Rayleigh散射中H=8500米，Mie散射中H=1200米。

散射现象还包括吸收作用，例如臭氧和甲烷的吸收。臭氧主要吸收短波紫外线，而甲烷则是一种吸收红外光而反射蓝光的气体。颜色可以用来表示吸收现象。

了解了这些基本概念后，我们引入了辐射度量学的概念，包括辐射强度、辐照度与辐射。辐射强度描述了光源出发时每单位立体角上的功率，辐照度描述了入射光在单位面积上的功率，辐射则是描述光在环境中分布的基本场量。通过辐射强度和辐射的定义，我们可以计算出光照能量在特定方向的分布。

在多散射现象中，我们需要理解微分立体角的概念，它描述了能量的分布。辐射度量学中的重要概念还包括Transmittance LUT（透射LUT）、Multiple Scattering LUT（多重散射LUT）、Sky-View LUT（天空视图LUT）与Aerial Perspective LUT（空中透视LUT）。每个LUT都有其特定的应用场景和计算方法。

通过参考Bruneton的代码，我们可以实现功能全面且性能优化的大气散射效果。其优点在于可以快速计算出各个方向的辐射强度，缺点是修改默认参数时需要重新渲染，消耗较大。Unreal Engine的Sky Atmosphere模块则利用LUT预处理方法，通过计算多个LUT来实现更高效的大气散射效果。

总体而言，大气散射效果的实现需要深入理解物理原理、数学公式以及优化算法。在实际项目中，根据项目需求和性能要求选择合适的方法。移动端在性能优化方面需要做出取舍，以达到最佳的视觉效果。通过学习和实践，可以掌握更先进的大气散射效果实现方法，为游戏画质的提升做出贡献。