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L-Origin

下面是《COCOON：球体的渲染与美术工具》要点的中文速读版——聚焦“怎么做、为什么这么做、可借鉴什么”。

概览

• Unity 2020 LTS（URP 10）+ 大量自研光照/体积/折射方案；“世界中的世界（Orbs）”以多相机合成与一系列剔除/裁剪优化实现。

• 整体追求：统一的体积/环境光照、极低开销与清晰的美术控制，可在 Switch 等弱平台稳定运行。

全局/间接光：体素化 SH（替代 GI）

• 用体素体积 + 球谐（SH）一阶存辐照度（Ambient + 方向3通道，HDR）。

• 压缩技巧：Ambient 用 BC6H（unsigned），方向分量除以 Ambient 归一化后用 BC1，合计约 24 bits/voxel。

• 不做 Lightmap UV：体素避免参数化，透明/雾/骨骼网兼容。

• 烘焙“伪射线追踪”：滥用栅格化器当射线器——实例化切片渲染 3D 纹理，顶点着色器设 slice id + 偏移；随机射线矩阵（方向/抖动/near 偏移）避免自阴影。

• 顶点遮蔽（Vertex occlusion）：用 SH triple product 融合，显著降低体素分辨率需求，可手涂微调。

体积雾（核心系统）

• 预积分体素雾（单次散射）：体素里预存“眼到体素”的累积贡献 → 渲染几何时一次采样拿全程雾；天然兼容 MSAA。

• 雾直接采样体素光照（与环境一致），避免“远处背光却发白”的违和。

• 纯空间滤波（无时间反馈）：对阴影/雾用 mip + ddx/ddy/ddset 手算 LOD，稳定不抖。

• 体积盒可视化：再度滥用栅格化——向 layer buffer 画四个侧面切片，利用 near/far 平面裁剪只在盒内生成 fragment，用硬件混合叠加多个雾体。

“世界中的世界”与传送门

• 两机位合成：先渲内层，再主相机；不清屏叠加。

• 开销控制

  • 颜色矩阵裁剪到球面、scissor 裁切、深度预写入遮掉多余像素。

  • 远景用静态阴影贴图（BC4/BC6H）代替实时阴影。

  • 鱼眼扭曲先小图渲再拉伸，减少片段着色数。

  • Warp 时改near plane、用 16-bit depth（平台快），并避开近处伪影。

• 角色一次渲两端：按两相机相对变换“瞬移”复用网格，避免第三相机。

阴影与接地

• 角色近处用**“线段+羽化”胶囊影**（从光源投影两段到地面，厚度+模糊），比低分阴影图干净。

• 门/体积等用门框遮片 + 定向灯复制做“跨世界一致阴影”。

折射/反射/水体

• 玻璃：常规高光 + 假屏幕反射（包裹环境纹理）+ 轻度“奶化”压对比。

• 水面：岸线 SDF（shore map）驱动边缘涟漪；双法线贴图叠加，并按岸向做各向异性拉伸，让纹理与岸向一致。平面反射为低分+MSAA，阴影用静态贴图。

• 雨涟漪：Voronoi/ID 贴图驱动相位、方向，与岸线方案同源。

• 深度范围采样的抗伪影：对下采样深度，用 gather 先做 smoothstep/范围运算再插值，消除边缘台阶（适用于折射雾、地面遮罩等）。

球体/雾内特效

• 球内雾：固定步长 ray march；按步长对 alpha 幂修正，保证线性累计。

• 体积光“角度步进”（Simon Brown）：沿角度域积分，结合

  • 异质项外提（只在循环内积 cookie）；

  • 双线性 + worst-case mip 代替三线性；

  • 循环外预算旋转，免三角函数。

• 结晶桥：体积 Voronoi（最近胞元 + 下一交点），表里分别着色 + 折射混合；再乘滚动辐照度纹理上色。

“显/隐”能力与过渡

• 柱体隐身：盒内 ray march，采样 Ambient（无方向）+ 太阳 + 球灯，统一于全局光模型，贴地自然。

• 过渡层次：clip distance 平面切割几何 → 两侧各加一层发光罩（同平面渐显）隐藏接缝，稳定、对硬件友好。

• 有机膜/琥珀：离屏场景 + 折射 + 定向模糊掩盖低分；外层仅自背面投影，避免自阴影；需要看见玩家时抓取 opaque pass 含雾的缓冲即可。

绩效/工程习惯清单

• 一着色器多用途：Bake/Run 时以宏接入烘焙顶点程序，减少分叉与复制错误。

• 静态可序列化资源（如整图阴影）换取运行时开销。

• 裁剪优先：颜色矩阵、scissor、深度 mask，先砍 draw call/fragment 再谈 shader。

• 避免时间累积：体积雾全用空间 mip，玩法可即时改密度/光照不拖影。

• MSAA-only 场景严控插值/滤波引入的“新锯齿”（gather 方案等）。

可直接借鉴的 10 个小招

1. 用体素 + 低阶 SH替代通用 GI，配合 BC6H/BC1 压缩到 24b/voxel。

2. 栅格器当射线器做离线烘焙与体素化/盒体可视化。

3. 预积分体积雾：一次采样拿全程雾，兼容 MSAA。

4. 胶囊影用两条线段投影实现，干净省算。

5. 鱼眼+小渲大显削片段量；Warp 时 16bit depth + 远近面调教。

6. 岸线 SDF驱动水边涟漪与各向异性法线拉伸。

7. 深度范围用 gather→运算→插值，解决下采样边缘伪影。

8. 体积光用角度步进 + 免三角 + mip 策略控噪降本。

9. clip distance 分层过渡，稳定隐藏透明/不透明切换接缝。

10. 跨世界合成尽量用静态阴影 + 剪裁矩形 + 深度预写，少开相机与后效。

一句话：COCOON 用“体素化统一光照 + 滥用栅格化器完成体积/烘焙/可视化 + 一堆细致的采样与压缩技巧”把“世界套世界”的复杂画面做到了稳定、轻量、可美术掌控，这套思路对独立与移动/主机跨平台项目都很有参考价值。

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