【UE5】将2D切片图渲染为体积纹理，最终实现使用RT实时绘制体积纹理【第六篇-阶段总结篇】

因为马上就要进入下一个阶段，制作动态编辑体积纹理的模块。

但在这之前，要在这一章做最后一些整理。

首先，我们完成没完成的部分。
其次，最后整理一下图表。
最后，本文附上正在用的贴图

完善Shader

还记得我们之前注释掉了"阶梯纹理修复"的部分吗？
在这里插入图片描述

在第二章第七节中，我们已经修复了这个阶梯纹理。

CurPos += LocalCamVec * (1 - FinalStepSize);//只留了它

然而，在第三章对Shader进行大幅修改时，我们暂时将其注释掉并未继续处理。现在，我们将重新着手修复这个阶梯纹理问题。

希望你还记得，修复阶梯纹理的原理是将for循环的一步单独再以一个小步FinalStepSize执行一次。
因此，基本上就是将for循环中的内容复制出来，在for之后再运行一次。

//创建变量，从0开始累加沿相机方向步进过程中的总密度
float accumdens = 0;

//Shadow部分
//创建变量，透射率和光线的能量
float transmittance =1;
float3 lightenergy = 0;
//基本和相机方向步进一样，但这些都是常量，不需要写进for里
Density *= StepSize;
LightVector *= ShadowStepSize;
ShadowDensity *= ShadowStepSize;
//一个对数来计算阈值，用来判断光线是否还值得计算
float shadowthresh = -log(ShadowThreshold)/ShadowDensity;

//使用 MaxSteps 作为最大步数进行循环，每次循环执行以下操作
for (int i = 0; i < MaxSteps; i++)
{
    float cursample = PseudoVolumeTexture(Tex, TexSampler, saturate(CurPos), XYFrames, NumFrames).r;// 在当前步进位置进行纹理采样

    //Shadow部分
    if(cursample > 0.001)//如果采样位置没有密度，则跳过
    {
        float3 Lpos = CurPos;//Lpos将作为光线步进的起始位置
        float shadowdist = 0;//和之前的accumdens一样，积累阴影
        
        //自阴影
        for(int s = 0; s < ShadowSteps; s++)
        {
            Lpos += LightVector;//移动步进位置
            float Lsample = PseudoVolumeTexture(Tex, TexSampler, saturate(Lpos), XYFrames, NumFrames).r;//采样
            
            //判断是否在框内，不是则直接break退出for
            float3 shadowboxtest = floor( 0.5+ (abs(0.5-Lpos)));
            //float exitshadowbox = shadowboxtest.x + shadowboxtest.y + shadowboxtest.z;
            float exitshadowbox = dot(shadowboxtest,1);//简短的通道相加
            if(shadowdist > shadowthresh || exitshadowbox >= 1) break;

            shadowdist += Lsample;//累计
        }

        //接收阴影
        float3 dfpos = 2 * (CurPos -0.5) * LocalObjectBoundsMax;//-0.5 * 2，得到一个居中的Bound
        dfpos = LWCToFloat(TransformLocalPositionToWorld(Parameters,dfpos)) - CameraPosWS;//将dfpos转换为世界空间，需要LWC精度所以在代码里转换，减去相机位置
        float dftracedist = 1; //创建四个变量
        float dfshadow = 1;//这是我们最终要的
        float curdist = 0;
        float DistanceAlongTrace = 0;

        for (int d = 0; d < DFSSteps; d++)//又一次的光线步进
        {
            DistanceAlongTrace += curdist;//增加距离
            curdist = GetDistanceToNearestSurfaceGlobal(dfpos);//采样全局距离场，他和蓝图里`DistanceToNearestSurface`是相同函数

            float SphereSize = DistanceAlongTrace * LightTangent;//采样距离场软阴影的球形距离

            dfshadow = min( saturate(curdist/SphereSize),dfshadow);//用小于它的结果来更新变量

            dfpos.xyz += LightVectorWS * dftracedist * curdist;//继续移动位置
            dftracedist *= 1.0001;//增加一个很小的因子
        }

        //更新样本和光能，算法是BeersLaw函数
        cursample = 1 -exp(-cursample * Density);
        lightenergy += exp(-shadowdist * ShadowDensity) * cursample * transmittance * LightColor * dfshadow;//在结果上乘dfshadow
        transmittance *= 1-cursample;
        
        //环境光照部分
        shadowdist = 0;//重置一下阴影距离，继续利用它计算光照

        Lpos = CurPos + float3(0,0,0.025);//新位置
        float Lsample = PseudoVolumeTexture(Tex, TexSampler, saturate(Lpos), XYFrames, NumFrames).r;//采样
        shadowdist += Lsample;

        Lpos = CurPos + float3(0,0,0.05);
        Lsample = PseudoVolumeTexture(Tex, TexSampler, saturate(Lpos), XYFrames, NumFrames).r;//采样
        shadowdist += Lsample;

        Lpos = CurPos + float3(0,0,0.15);
        Lsample = PseudoVolumeTexture(Tex, TexSampler, saturate(Lpos), XYFrames, NumFrames).r;//采样
        shadowdist += Lsample;

        lightenergy += exp(-shadowdist * AmbientDensity) *cursample * SkyColor * transmittance;//累计到光
   
    }

    CurPos += -LocalCamVec;
}

CurPos += LocalCamVec * (1 - FinalStepSize);
float cursample = PseudoVolumeTexture(Tex, TexSampler, saturate(CurPos), XYFrames, NumFrames).r;

//从上面复制过来，使用 FinalStepSize 结果再 Step 一次，进行阶梯修复
    if(cursample > 0.001)
    {
        float3 Lpos = CurPos;
        float shadowdist = 0;
        
        for(int s = 0; s < ShadowSteps; s++)
        {
            Lpos += LightVector;
            float Lsample = PseudoVolumeTexture(Tex, TexSampler, saturate(Lpos), XYFrames, NumFrames).r;
            
            float3 shadowboxtest = floor( 0.5+ (abs(0.5-Lpos)));
            float exitshadowbox = dot(shadowboxtest,1);
            if(shadowdist > shadowthresh || exitshadowbox >= 1) break;

            shadowdist += Lsample;
        }

        float3 dfpos = 2 * (CurPos -0.5) * LocalObjectBoundsMax;
        dfpos = LWCToFloat(TransformLocalPositionToWorld(Parameters,dfpos)) - CameraPosWS;
        float dftracedist = 1; 
        float dfshadow = 1;
        float curdist = 0;
        float DistanceAlongTrace = 0;

        for (int d = 0; d < DFSSteps; d++)
        {
            DistanceAlongTrace += curdist;
            curdist = GetDistanceToNearestSurfaceGlobal(dfpos);

            float SphereSize = DistanceAlongTrace * LightTangent;

            dfshadow = min( saturate(curdist/SphereSize),dfshadow);

            dfpos.xyz += LightVectorWS * dftracedist * curdist;
            dftracedist *= 1.0001;
        }

        cursample = 1 -exp(-cursample * Density);
        lightenergy += exp(-shadowdist * ShadowDensity) * cursample * transmittance * LightColor * dfshadow;
        transmittance *= 1-cursample;
        
        shadowdist = 0;

        Lpos = CurPos + float3(0,0,0.025);
        float Lsample = PseudoVolumeTexture(Tex, TexSampler, saturate(Lpos), XYFrames, NumFrames).r;
        shadowdist += Lsample;

        Lpos = CurPos + float3(0,0,0.05);
        Lsample = PseudoVolumeTexture(Tex, TexSampler, saturate(Lpos), XYFrames, NumFrames).r;
        shadowdist += Lsample;

        Lpos = CurPos + float3(0,0,0.15);
        Lsample = PseudoVolumeTexture(Tex, TexSampler, saturate(Lpos), XYFrames, NumFrames).r;
        shadowdist += Lsample;

        lightenergy += exp(-shadowdist * AmbientDensity) *cursample * SkyColor * transmittance;
   
    }

return float4(lightenergy, transmittance);