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1.前言
重点是模拟真实雾的高度分布和距离衰减，随着高度的增加，雾的密度会下降
公式核心为：雾密度 = 基础密度 × exp(- 高度衰减系数 × (目标高度 - 雾的基准高度))
这是整个雾效计算的物理基础，所有后续步骤都围绕这个密度模型展开。
exp(x) 是单调递增
exp（-x）是单调递减
具体说 当目标高度 > 基准高度 则雾越淡（x项为负 单调递减）
当目标高度 < 基准高度 则雾越浓（x项为正 单调递增）
总雾density的计算
总雾量 = 积分项 × 调整后的路径长度（RayLength）× 雾密度基础项（RayOriginTerms）
（总雾量 = 单位路径积累量 × 路径长度 x 起点浓度）
- 雾衰减因子 = max(-12.7, 雾高度衰减系数 × 调整后射线Y方向)
- 单位路径积分 = (1.0 - 2^(-雾衰减因子)) / 雾衰减因子
- 积分泰勒近似 = ln(2) - 0.5 × (ln(2))² × 雾衰减因子
- 有效单位积分 = 如果 |雾衰减因子| > 极小值 则 单位路径积分 否则 积分泰勒近似
关于这个单位路径积分：
类似:总水量 = 水源压力 × 流量调整系数 × 水管长度
就是 单位路径积分 这个系数本身就包含了 “连续变化” 的信息，所以不用再除以总长度求平均，直接乘总长度就能得到总累积值
2.计算步骤：
本质上是计算，从相机到渲染点的路径长度（路径越长，叠加的浓度越大）
向量准备：
为此我们需要准备：
1.相机到渲染的向量（WorldPositionRelativeToCamera），长度（CameraToReceiverLength）
2.处理雾的起始距离（ExcludeDistance）：强制让雾从指定距离后生效（避免近距离物体被雾遮挡），这个其实就是把相机起点往 那个路径方向 偏移一下
积分雾的总浓度计算（核心）
雾的 density 由「路径长度 × 路径上的雾密度积分」决定。这里要 计算积分，兼顾性能和精度：
- 计算射线起点的雾密度（RayOriginTerms）：基于调整后射线起点的高度，计算指数衰减项（exp2(-Exponent2)），再乘以基础密度（u_fog_info_raw.y），代表射线起点处的雾密度系数（max (-12.7) 是为了避免exp2溢出）。
- 计算积分项（LineIntegral）：针对指数密度模型，积分公式为 [1 - exp(-Falloff)] / Falloff（Falloff是高度衰减系数 × 射线方向 Z 分量），表示 “单位路径长度上的雾密度积分”；
- 处理边界情况：当Falloff接近 0（射线几乎水平）时，用泰勒展开近似积分（避免除零错误）；
- 总雾量 = 积分项 × 调整后的路径长度（RayLength）× 雾密度基础项（RayOriginTerms）。
伪代码如下：
计算雾的混合因子和颜色
获取基础雾颜色
这里有个函数GetFogColor ，依据距离获取雾的颜色
half3 GetFogColor(float dis_to_camera)
{
half3 Isvlmfog_ambient = half3(u_ambient.rgb * u_atmosphere_param.y); //环境光适配因子
half linear_factor = smoothstep(u_fog_near_color.w * u_camera_info.y, u_camera_info.y * max(u_fog_near_color.w + 0.001, u_fog_color.w), dis_to_camera);
half3 fog_color = lerp(half3(u_fog_near_color.rgb), half3(u_fog_color.rgb), linear_factor) * Isvlmfog_ambient;
//fog_color = u_fog_near_color.rgb;
return fog_color;
}
里面的近雾色 和 远雾色 是美术通过引擎进行调节的
u_ambient.rgb 是场景的环境光
u_atmosphere_param.y：环境光对雾的影响强度（0 = 雾色不受环境光影响，1 = 雾色完全贴合环境光）
相乘就是Isvlmfog_ambient，即影响雾的环境光底色
所以就是美术可调的远近雾色 叠加 环境光影响
获取雾的定向散射颜色
其实就是米氏散射拉
这个颜色不是雾本身的底色，而是 “雾反射了特定方向光源的颜色”，且只在 “视线与光源方向接近” 时才明显
要算这个也要分几步：
1.先算光源方向
代码里用的这个：
FogStruct_InscatteringLightDirection 其中xyz是光源的世界空间方向 w是定向散射的生效起始距离2.计算 散射强度：视线与光源方向越近，散射越强
这个类似那个sss的计算，就是逆光的时候强度最大呗。dot（-v，L）
然后 pow(..., max(2.0, 雾散射指数×30.0))） 就是最低都得是2的pow
视线正对光源（逆光）时，散射最强；视线背向光源时，散射最弱（几乎没有）。
3.计算 “散射颜色”：光源颜色 × 雾的散射特性
- 先算米氏散射颜色（mie_color）：混合 定向光源颜色（比如太阳的白色 / 橙黄色）和 雾的米氏散射底色（u_mie_color），模拟雾滴对不同波长光线的散射差异（比如雾对红光散射弱、蓝光散射强，但定向散射时更偏向光源颜色，这是米氏散射的原理 关于米氏散射
- 再乘「散射强度」和「大气散射开关」：控制定向散射的 浓淡 和 是否启用；
- 最后用「定向散射积分」控制生效范围：只有雾的有效路径长度超过 “定向散射起始距离” 时，才会叠加这个颜色（避免近距离雾过亮）。
最终雾色 = 基础雾色 × (1 - 雾透射因子) + 定向散射颜色
其实就是雾的底色 + 雾的散射的光（逆光最大的米氏散射的颜色）
3.入口：
先是这个入口
重点还是GetExponentialHeightFog函数
伪代码如下：
函数 核心指数高度雾计算(相机世界位置, 目标点相对相机向量, 初始排除距离) -> 雾颜色+混合因子:
// 注：所有「全局参数」均对应原代码的全局变量，括号内标注原代码变量名
最小雾不透明度 = 0.0 // 原代码：const half MinFogOpacity = 0.0
// ===================== 第一步：射线预处理（算清“雾计算的路径基础”）=====================
// 目的：把“相机→目标点”的射线属性算透，为后续雾量积分做准备
相机到目标点向量 = 目标点相对相机向量 // 原代码：CameraToReceiver = WorldPositionRelativeToCamera
射线长度平方 = 点积(相机到目标点向量, 相机到目标点向量) // 原代码：CameraToReceiverLengthSqr
射线长度倒数 = 1.0 / 平方根(射线长度平方) // 原代码：CameraToReceiverLengthInv = rsqrt(...)
射线总长度 = 射线长度平方 × 射线长度倒数 // 原代码：CameraToReceiverLength（等价于sqrt(平方)，优化性能）
射线单位向量 = 相机到目标点向量 × 射线长度倒数 // 原代码：CameraToReceiverNormalized（方向标准化）
// ===================== 第二步：雾生效距离处理（控制“雾从哪里开始出现”）=====================
// 目的：避免近距离物体被雾遮挡，只让雾在「指定距离后」生效
// 最终雾生效起始距离 = 取初始值、全局配置值的最大值（原代码：ExcludeDistance = max(ExcludeDistance, max(u_fog_info.x,0.001))）
最终雾生效起始距离 = 最大值(初始排除距离, 最大值(全局参数.雾起始距离, 0.001)) // 全局参数.雾起始距离 = 原代码u_fog_info.x
交点在射线上的比例 = 最终雾生效起始距离 × 射线长度倒数 // 原代码：ExcludeIntersectionTime（射线参数t：0=相机，1=目标点）
相机到交点的Y分量 = 交点在射线上的比例 × 相机到目标点向量.y // 原代码：CameraToExclusionIntersectionZ（注意原代码变量名写Z但实际用y，伪代码修正为Y更准确）
交点的世界高度 = 相机世界位置.y + 相机到交点的Y分量 // 原代码：ExclusionIntersectionZ（生效距离处的高度，雾密度核心关联值）
交点到目标点的Y分量 = 相机到目标点向量.y - 相机到交点的Y分量 // 原代码：ExclusionIntersectionToReceiverZ（调整后射线的Y方向长度）
调整后射线长度 = (1.0 - 交点在射线上的比例) × 射线总长度 // 原代码：RayLength（仅计算“生效距离→目标点”的雾量，前面的路径无雾）
调整后射线Y方向 = 交点到目标点的Y分量 // 原代码：RayDirectionZ（实际是Y方向，伪代码修正命名）
// ===================== 第三步：起点雾密度计算（算“生效距离处的雾浓淡基准”）=====================
// 目的：基于“高度衰减模型”，计算雾生效起点的密度（高度越低，密度越大）
// 高度指数项：max(-12.7)避免exp2溢出（原代码：Exponent2 = max(-12.70f, u_fog_info.z * (...)）
高度指数项 = 最大值(-12.7, 全局参数.雾高度衰减系数 × (交点的世界高度 - 全局参数.雾基准高度))
// 全局参数.雾高度衰减系数 = 原代码u_fog_info.z；全局参数.雾基准高度 = 原代码u_fog_info_raw.x
射线起点雾密度项 = 全局参数.雾基础密度 × 2^(-高度指数项) // 原代码：RayOriginTerms = u_fog_info_raw.y * exp2(-Exponent2)（exp2(x)=2^x，这里明确负号，和原代码完全一致）
// 全局参数.雾基础密度 = 原代码u_fog_info_raw.y
// ===================== 第四步：路径雾量积分（核心！算“路径上的总雾浓”）=====================
// 目的：用数学解析解计算“射线穿过雾的总雾量”，既快又准
// 雾衰减因子：反映射线方向对雾密度的影响（原代码：Falloff = max(-12.70f, u_fog_info.z * RayDirectionZ)）
雾衰减因子 = 最大值(-12.7, 全局参数.雾高度衰减系数 × 调整后射线Y方向)
// 解析解积分：单位长度路径上的雾密度总和（原代码：LineIntegral = (1.0f - exp2(-Falloff)) / Falloff）
单位路径积分 = (1.0 - 2^(-雾衰减因子)) / 雾衰减因子
// 泰勒展开：处理雾衰减因子≈0（射线水平）的情况，避免除零错误（原代码：LineIntegralTaylor）
积分泰勒近似 = 自然对数(2.0) - 0.5 × (自然对数(2.0))² × 雾衰减因子
// 选择稳定的积分方案（原代码：abs(Falloff) > FLT_EPSILON2 ? LineIntegral : LineIntegralTaylor）
如果 绝对值(雾衰减因子) > 极小值: // 极小值=原代码FLT_EPSILON2（避免除零）
有效单位积分 = 单位路径积分
否则:
有效单位积分 = 积分泰勒近似
// 总雾量积分：起点密度 × 单位积分 × 路径长度（原代码：ExponentialHeightLineIntegral = ...）
总雾量积分 = 射线起点雾密度项 × 有效单位积分 × 调整后射线长度 // 核心结果：雾的总浓度
// ===================== 第五步：雾颜色计算（算“雾该是什么颜色”）=====================
// 1. 基础雾色：按距离取雾的基础颜色（原代码：dis_to_camera = length(...)，实际就是射线总长度）
目标点到相机距离 = 射线总长度 // 复用前面计算结果，优化性能（原代码逻辑一致）
基础雾颜色 = 调用GetFogColor(目标点到相机距离) // 原代码：GetFogColor(dis_to_camera)（外部函数：按距离返回雾色，比如远→蓝）
// 2. 定向散射颜色（可选：模拟阳光等定向光在雾中的散射，比如逆光雾更亮）
定向散射颜色 = (0, 0, 0) // 默认无定向散射
如果 启用定向光雾散射: // 原代码：#if SUPPORT_FOG_DIRECTIONAL_LIGHT_INSCATTERING
定向散射起始距离 = 全局参数.光源方向.w // 原代码：FogStruct_InscatteringLightDirection.w（定向散射生效距离）
// 米氏散射颜色：模拟雾滴对光线的散射（原代码：mie_color = lerp(u_dir_color.rgb, u_mie_color.rgb*..., u_mie_color.a)）
米氏散射颜色 = 线性插值(全局参数.定向光颜色, 全局参数.米氏颜色×全局参数.米氏颜色, 全局参数.米氏颜色.a)
// 全局参数.定向光颜色=原代码u_dir_color.rgb；全局参数.米氏颜色=原代码u_mie_color
// 散射强度：视线与光线方向越近，散射越强（原代码：pow(saturate(dot(...)), max(2.0, u_fog_info.y*30.0))）
视线与光线夹角余弦 = 饱和值(点积(射线单位向量, 全局参数.光源方向.xyz)) // 夹角余弦∈[0,1]，越近越亮
散射强度 = 视线与光线夹角余弦 ^ 最大值(2.0, 全局参数.雾散射指数 × 30.0) // 幂次集中散射效果（原代码u_fog_info.y=雾散射指数）
// 定向散射基础色：米氏颜色×强度×开关（原代码：Isvlmfog_inscatter = u_atmosphere_param.w）
定向散射基础 = 米氏散射颜色 × 散射强度 × 全局参数.大气散射开关 // 全局参数.大气散射开关=原代码u_atmosphere_param.w
// 定向散射有效积分：只在“定向散射起始距离后”生效（原代码：DirExponentialHeightLineIntegral）
定向散射积分 = 射线起点雾密度项 × 有效单位积分 × 最大值(调整后射线长度 - 定向散射起始距离, 0.0)
定向散射透射因子 = 饱和值(2^(-定向散射积分)) // 散射越强，透射因子越小
定向散射颜色 = 定向散射基础 × (1.0 - 定向散射透射因子) // 透射越少，散射颜色越明显
// ===================== 第六步：透射因子计算（算“物体被雾挡多少”）=====================
// 目的：控制物体与雾的混合比例（原代码：ExpFogFactor = max(saturate(exp2(-...)), MinFogOpacity)）
雾透射因子 = 最大值(饱和值(2^(-总雾量积分)), 最小雾不透明度)
// 逻辑：总雾量越大 → 2^(-总雾量)越小 → 透射因子越接近0 → 物体越透明，雾越明显
// ===================== 第七步：结果合成（输出“最终雾色+混合因子”）=====================
// 最终雾色 = 基础雾色×雾可见比例 + 定向散射色（原代码：FogColor = (InscatteringColor)*(1-...) + DirectionalInscattering）
最终雾颜色 = 基础雾颜色 × (1.0 - 雾透射因子) + 定向散射颜色
// 1-雾透射因子：雾的可见比例（透射因子越小，雾越明显）
// 返回格式：RGB=雾颜色，A=透射因子（原代码：return half4(FogColor, ExpFogFactor)）
返回 (最终雾颜色.r, 最终雾颜色.g, 最终雾颜色.b, 雾透射因子)