1
// ============ Pass 1: 提取亮部 ============
2
float4 BloomExtractPS(float2 uv : TEXCOORD) : SV_TARGET {
3
    float3 color = SAMPLE_TEXTURE2D(_MainTex, sampler_MainTex, uv).rgb;
4

5
    // 亮度 = 感知加权（人眼对绿色最敏感）
6
    float luminance = dot(color, float3(0.2126, 0.7152, 0.0722));
7

8
    // 只有超过阈值的才保留
9
    float contribution = max(0, luminance - _BloomThreshold);
10
    return float4(color * (contribution / max(luminance, 0.001)), 1.0);
11
}
12

13
// ============ Pass 2-5: 高斯模糊（降采样 + 升采样交替）============
14
// 为什么要降采样再升采样？
15
//   直接在高分辨率上做大范围模糊 → 采样核需要非常大 → 极慢
16
//   降采样到 1/16 → 同样大小的采样核覆盖了 16× 的范围 → 高效的大范围模糊
17

18
// 降采样：每次缩小 1/2 + 5×5 模糊
19
// 升采样：每次放大 1/2 + 5×5 模糊（用上一级的结果做上采样）
20

21
// 高斯模糊的水平/垂直分离：2D 高斯 = 水平 1D 高斯 + 垂直 1D 高斯
22
// 5×5 2D 高斯 = 25 次采样 → 2×(5 次采样) = 10 次采样
23
// 这就是 Bloom 用两次 1D Pass 而非一次 2D Pass 的原因
24

25
// ============ Pass 6: 叠加 ============
26
float4 BloomCompositePS(float2 uv : TEXCOORD) : SV_TARGET {
27
    float3 original = SAMPLE_TEXTURE2D(_MainTex, sampler_MainTex, uv).rgb;
28
    float3 bloom = SAMPLE_TEXTURE2D(_BloomTex, sampler_Bloom, uv).rgb;
29

30
    return float4(original + bloom * _BloomIntensity, 1.0);
31
}

1
// ============ 1. Reinhard —— 最简单的 ============
2
// 原理：亮处用对数曲线压缩——越亮压缩越狠
3
float3 Reinhard(float3 hdrColor) {
4
    return hdrColor / (hdrColor + 1.0);
5
    // 输入 0.1 → 0.09（几乎不变）
6
    // 输入 1.0 → 0.5（压缩一半）
7
    // 输入 10  → 0.91（接近饱和但不过曝）
8
    // 输入 100 → 0.99（不会超过 1）
9
}
10

11
// Reinhard Extended（改进版——保留高光细节）
12
float3 ReinhardExtended(float3 hdrColor, float maxWhite) {
13
    float3 numerator = hdrColor * (1.0 + hdrColor / (maxWhite * maxWhite));
14
    return numerator / (1.0 + hdrColor);
15
}
16

17
// ============ 2. ACES —— 电影行业标准，Unity 默认 ============
18
// Academy Color Encoding System
19
// 特征：暗部偏冷调、高光自然、色彩过渡平滑
20
float3 ACES(float3 hdrColor) {
21
    float a = 2.51;
22
    float b = 0.03;
23
    float c = 2.43;
24
    float d = 0.59;
25
    float e = 0.14;
26

27
    return saturate((hdrColor * (a * hdrColor + b)) /
28
                    (hdrColor * (c * hdrColor + d) + e));
29
}
30

31
// ============ 3. Neutral —— Unity URP 默认 ============
32
// 比 ACES 简单，不做颜色偏移
33
float3 Neutral(float3 hdrColor) {
34
    float3 x = max(0, hdrColor - 0.004);
35
    float3 result = (x * (6.2 * x + 0.5)) / (x * (6.2 * x + 1.7) + 0.06);
36
    return result;
37
}

1
1. 渲染（HDR）
2
   场景中的亮度可以是 100、1000 甚至更高（浮点精度）
3
   Render Target 格式：R11G11B10 或 RGBA16F
4

5
2. Tone Mapping（HDR → LDR）
6
   把 HDR 亮度映射到 [0, 1] 范围
7
   同时保留高光和暗部细节
8

9
3. Gamma 校正（LDR → 显示器空间）
10
   显示器不是线性的——输入 0.5 → 显示器输出亮度 ≈ 0.22
11
   需要：color = pow(toneMappedColor, 1/2.2)
12
   让显示器上的亮度看起来像你线性空间中算的那样
13

14
   Unity 底层的 sRGB 格式 RT 自动做 Gamma 校正
15
   Linear 工作流：渲染时用线性空间 → 输出时自动 Gamma 校正

1
// SSAO 的核心逻辑
2

3
float ComputeSSAO(float2 uv, float3 viewPos, float3 viewNormal) {
4
    float occlusion = 0.0;
5

6
    // 在法线方向的半球内随机采样 N 个点
7
    for (int i = 0; i < SAMPLE_COUNT; i++) {
8
        // 随机方向（在切线空间中——法线为 Z 轴）
9
        float3 randomDir = _SampleKernel[i];  // 预生成的采样核
10

11
        // 如果随机向量朝向法线的反方向（半球下）→ 翻转
12
        float3 sampleDir = randomDir;
13
        if (dot(sampleDir, viewNormal) < 0) {
14
            sampleDir = -sampleDir;
15
        }
16

17
        // 采样点在观察空间中的位置
18
        float3 samplePos = viewPos + sampleDir * _SampleRadius;
19

20
        // 把采样点投影回屏幕空间
21
        float4 sampleScreenPos = mul(UNITY_MATRIX_P, float4(samplePos, 1.0));
22
        sampleScreenPos.xy /= sampleScreenPos.w;
23
        float2 sampleUV = sampleScreenPos.xy * 0.5 + 0.5;
24

25
        // 采样深度——实际深度
26
        float sampleDepth = SAMPLE_TEXTURE2D(_CameraDepthTexture,
27
                                              sampler_Depth, sampleUV).r;
28
        // 重建观察空间深度（线性深度）
29
        float sampleViewDepth = LinearEyeDepth(sampleDepth);
30

31
        // 比较：采样点的实际深度 vs 这个方向的几何体深度
32
        // 采样点更远 → 有几何体挡在前面 → 贡献 AO
33
        float rangeCheck = smoothstep(0.0, 1.0,
34
            _SampleRadius / abs(viewPos.z - sampleViewDepth));
35
        occlusion += (sampleViewDepth <= samplePos.z ? 1.0 : 0.0) * rangeCheck;
36
    }
37

38
    return 1.0 - (occlusion / SAMPLE_COUNT);
39
}
40

41
// 实际的 SSAO 实现还有很多优化：
42
// - 用随机旋转纹理消除采样图案
43
// - 双边模糊——保留边缘（深度/法线不连续的地方不模糊）
44
// - 使用较低的 SSAO 分辨率（1/2 或 1/4）再做上采样

1
SSAO (Screen Space Ambient Occlusion) —— 经典版：
2
  用深度缓冲 + 法线做半球采样
3
  问题：远处会出现"灰色光晕"（场景中实际没有的暗部）
4

5
HBAO (Horizon-Based AO)：
6
  沿地平线方向搜索——更接近物理真实
7
  开销比 SSAO 大但质量更好
8

9
GTAO (Ground Truth AO)：
10
  考虑了"多次散射"——比 HBAO 更接近离线渲染质量
11
  UE5 默认使用此算法
12

13
移动端：
14
  不跑 SSAO——开销太大
15
  替代方案：烘焙 AO 到光照贴图（静态物体）+ 顶点 AO（动态物体）

1
// Light Probe 用球谐（Spherical Harmonics）编码光照信息
2
// SH = 用 N 个系数描述一个球面上的函数分布
3

4
// Unity 使用 3 阶 SH = 9 个系数（R/G/B 各 9 个 = 27 个 float）
5
// 9 个系数可以近似地重建任意方向的光照强度
6

7
// SH 重建——给定法线方向，返回该方向的光照颜色
8
float3 SampleSH9(float3 N) {
9
    // Unity 已经帮你做了——在 Shader 中：
10
    // float3 ambient = ShadeSH9(half4(N, 1.0));
11

12
    // 原理（简化）：
13
    // SH0: 常数项——所有方向的平均光照（基础亮度）
14
    // SH1-SH3: 各阶球谐基函数——编码方向信息
15
    //   绿色方向比红色方向亮 → SH1 的 Y 分量非零
16
    //   天空比地面亮 → SH2 的 Z 分量偏正
17

18
    // 重建过程 = N 的各阶球谐基函数值 × 对应系数 → 累加
19
    float3 result = 0;
20

21
    // L0: 常数——平均光照
22
    result += unity_SHAr;  // 等价于取 SH 系数的第 1 项
23

24
    // L1: 线性——方向性（来自上方 vs 下方、左边 vs 右边……）
25
    result += unity_SHBr * N.x;  // 左右的差异
26
    result += unity_SHAg * N.y;  // 上下的差异
27
    result += unity_SHBb * N.z;  // 前后的差异
28

29
    // L2: 二次——更细的方向变化（天空 vs 地面、水平环绕）
30
    result += unity_SHC.r * (N.x * N.y);
31
    result += unity_SHC.g * (N.y * N.z);
32
    result += unity_SHC.b * (N.z * N.z - 1.0 / 3.0);
33

34
    return max(0, result);
35
}

1
"HDR 和 Tone Mapping 是配对的。HDR 是输入，Tone Mapping 是转换。
2

3
HDR（High Dynamic Range）指用 16-bit 浮点格式渲染——
4
亮度范围远超 0-1，场景中的太阳可以是 100、1000，暗处可以是 0.001。
5
这保留了真实世界的亮度信息——不会因为超过 1 就被 clamp 成白色。
6

7
但显示器的亮度范围只有 0-255（LDR——Low Dynamic Range），
8
不能直接显示 HDR 的亮度。Tone Mapping 就是把 HDR 亮度'映射'到 LDR 范围的操作。
9

10
为什么不能直接在 LDR 里渲染？因为光照计算需要正确的亮度比例。
11
在 LDR 中，太阳（亮度 100）和室内灯光（亮度 1）都被 clamp 到 255 → 两者看起来一样亮。
12
在 HDR 中先完整计算，再通过 Tone Mapping 压缩 → 太阳依然比灯亮得多，
13
只是都被压缩到了显示器能显示的范围——细节保留，层次感保留。
14

15
完整管线是：
16
HDR 渲染（浮点 RT）→ Tone Mapping（映射到 [0,1]）→ Gamma 校正（适配显示器）→ 输出。
17

18
常见的 Tone Mapping：ACES（电影感——暗部偏冷高光偏暖）、
19
Reinhard（简单——y=x/(x+1)，画面偏灰）、Neutral（颜色准确——不做色调偏移）。"