案例 19.5菲涅尔与天空反射进阶

目标：水面反射天空；低头看时几乎透明，看向远处时像镜子。

水的 F0

第 9 章讲过，电介质在垂直入射时的反射率 F₀ 由折射率决定：

水的折射率约 1.33，F₀ 只有 2%：正对着看，98% 的光都透进水里，所以脚下的水清澈见底。随着视线变平，Schlick 近似 F = F₀ + (1 − F₀)(1 − N·V)⁵ 迅速上升，掠射时接近 100%。这条曲线就是水面“近处透、远处亮”的全部原因。

// Schlick 菲涅尔。水的折射率约 1.33，F0 = ((1.33-1)/(1.33+1))² ≈ 0.02：正看几乎全透，掠射角几乎全反
half WaterFresnel(half3 normalWS, half3 viewWS)
{
    half NdotV = saturate(dot(normalWS, viewWS));
    return 0.02h + 0.98h * pow(1.0h - NdotV, 5.0h);
}

// Schlick 菲涅尔。水的折射率约 1.33，F0 = ((1.33-1)/(1.33+1))² ≈ 0.02：正看几乎全透，掠射角几乎全反
float WaterFresnel(vec3 normalWS, vec3 viewWS)
{
    float NdotV = saturate(dot(normalWS, viewWS));
    return 0.02 + 0.98 * pow(1.0 - NdotV, 5.0);
}

天空反射：GlossyEnvironmentReflection

反射颜色先用环境反射：反射方向 reflect(-V, N) 去查天空盒或反射探针。URP 14 的 GlobalIllumination.hlsl 提供了 GlossyEnvironmentReflection，它会根据粗糙度选择 mip 级别，并处理反射探针混合与盒体投影。这里有一个 URP 14 特有的坑：

// 摘自 URP 14 ShaderLibrary/GlobalIllumination.hlsl（节选）
half3 GlossyEnvironmentReflection(half3 reflectVector, float3 positionWS, half perceptualRoughness,
                                  half occlusion, float2 normalizedScreenSpaceUV) { ... }

#if !USE_FORWARD_PLUS
half3 GlossyEnvironmentReflection(half3 reflectVector, float3 positionWS, half perceptualRoughness, half occlusion)
{ ... }
#endif

4 参数的版本被 #if !USE_FORWARD_PLUS 包住了。Forward+ 下反射探针是按屏幕分块（cluster）查找的，必须传入屏幕 UV。如果你只写了 4 参数调用，在 Forward 路径下能编译，切换到 Forward+ 就会报 “no matching 4 parameter function”。所以本书统一使用 5 参数版本。

反射与水下颜色按菲涅尔混合：color = lerp(underwater, reflection, F)。注意 alpha 也同时向 1 插值——在没有折射的简单版本里，强反射处的水面不应该再透明。