Reflection And Refraction

Sampler State

텍스처 import 설정에는 샘플링 정보가 존재하는데,

이중 몇 가지 옵션에 대해 Override, 재 정의할 수 있는 기능이 존재합니다.

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Point, Linear, Trilinear

Clamp,Repleat,Mirror,MirrorOnce

“Point”, “Linear” 또는 “Trilinear”(필수)는 텍스처 필터링 모드를 설정합니다.
“Clamp”, “Repeat”, “Mirror” 또는 “MirrorOnce”(필수)는 텍스처 랩 모드를 설정합니다.
- 랩 모드는 축(UVW)에 지정할 수 있습니다. 예를 들어, “ClampU_RepeatV”
“Compare”(선택)는 뎁스 비교용 샘플러를 설정합니다. HLSL SamplerComparisonState 타입과 SampleCmp/SampleCmpLevelZero 함수를 사용합니다.

  
//sampler state는 3.5 이상에서 동작합니다.
#pragma target 3.5 

////////////////////////////////////
///            정의              ///
////////////////////////////////////

TEXTURE2D(_BaseMap);

SAMPLER(sampler_BaseMap);
//이는 다음과 같습니다
SamplerState sampler_BaseMap; // "sampler" + "_MainTex"

//혹은 다음과 같이 하드코딩해서 특정 samplerState를 만들어둘 수 있습니다.
SamplerState point_linear_sampler;
SamplerState _SamplerState_Point_Repeat_sampler;
SamplerState _pointRepeat;     //카멜/파스칼 가능
SamplerState _pointrepeat;     //풀 소문자 가능
SamplerState _pointKorearepeat;//사이에 다른글자 OK
SamplerState repeatKoreapoint; //순서 바껴도 OK

////////////////////////////////////
///            사용              ///
////////////////////////////////////

//기본적으론 다음과 같이 사용하지만,
half4 color = tex2D(_MainTex, uv);

//이런식으로 특정 샘플러를 적용해서 사용할 수 있습니다.
half4 color = _BaseMap.Sample(sampler_BaseMap, IN.uv);

//혹은 다음과 같이요
half4 color = SAMPLE_TEXTURE2D(_BaseMap, sampler_BaseMap, IN.uv);

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Global Texture

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해당 설정을 켜줘야합니다.

그렇다면

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이 게임화면에서 저 CameraOpaqueTextrue는 무엇일까요?

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이 _CameraOpaqueTexture는

Opaque + Skybox만 렌더링한 상황에서의 카메라 렌더텍스처입니다.

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Refraction

골자는 다음과 같습니다.

UV를 스크린스페이스로 구성해서, 해당 좌표에 존재하는 기존 그려진 정보를 들고와서 렌더링.

대신 오브젝트의 노멀방향으로 특정수치만큼 늘린 값을 가져와, 굴절효과를 줍니다.

정말 코어만 가져간다면,

화면좌표의 색상= (화면좌표 + 오브젝트의 화면공간에서의 노말방향)의 색상

입니다

두가지 쉐이더그래프를 통해 알아봅시다.

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노말을 가져옵니다.

하지만 이건 뭔가 사등분되어 정규화 후 보간한 것 같은 느낌입니다.

구체니까 fresnel, 즉 View와 Normal의 내적값을 가져옵니다.

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해당 위치의 scree color, colorOpaqueTexture를 가져와 칠합니다.

굴절?

이때 굴절률이 중요한데,

중학교때 배웠던 교과서를 잘 살펴봅시다.

스넬 굴절법칙에 따라

굴절률 = $\frac{sin \theta_1}{sin\theta_2}$ 라고 할 때,

물의 굴절률은 1.333… 입니다.

입사각이 45도면 굴절각은 32.1도라는 소리죠.

비례식을 구합니다

n_i \cdot sin(\theta_i) = n_x \cdot sin(\theta_x)

여기서 기존값, $n_i=1, n_x$ =1.33

이라 가정하고 $\frac{sin(\theta_i)}{1.33} = sin(\theta_x)$

라고 나옵니다.

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즉 식은

y\ =\ \sin^{-1}\left(\frac{\sin\left(\theta \right)}{1.333}\ \right)

입니다.

따라서,

T = \frac{n_1}{n_2}(P+cos(\theta_1)N) - Ncos(\theta_2)

이므로,

삼각함수의

cos^2+sin^2 = 1,\\ \therefore cos(t) = \sqrt{1-sin^2(t)}

의 공식을 사용하여

T = \frac{n_1}{n_2}(P+cos(\theta_1)N) - N\sqrt{1-sin^2(\theta_2)}

이 됩니다.

sin(\theta_2) = \frac{n1}{n2}sin(\theta_1)

이므로

이걸다시 재정리하면

T = \frac{n_1}{n_2}(P+cos(\theta_1)N)-N\sqrt{1-(\frac{n1}{n2})^2sin^2(\theta_1)}

어렵습니다.

여기서 cos은 dot이라는걸 알고있으니 또 정리하면

T = \frac{n_1}{n_2}(P+ (N\cdot P)N)- N\sqrt{1-(\frac{n1}{n2})^2(1-cos^2(\theta_1))}

식이 너무 복잡하니

n=\frac{n1}{n2},\quad c = \sqrt{1-n^2\cdot(1-cos^2(\theta_1))}

이라 가정하면

T = n(P+(N\cdot P)N)-Nc,\\ T = nP +(n(N\cdot P)-c)N

입니다.

  
vector3 refract(vector3 p,vector3 n, float n)
{
	float NoP = dot(n,p);
	float NoP2 = NoP * NoP;
	float n2 = n*n;

	return n * p + (n * NoP - sqrt(1 - (n2 * (1 - NoP2))))*n;
}