Shader面试题100道之（41-60）

Shader面试题（第41-60题）

以下是第41到第60道Shader相关的面试题及答案：

41. 什么是光照贴图（Lightmap）？

光照贴图是一种预先计算并存储场景中静态光照信息的纹理，通常用于优化性能，减少实时光照计算开销。

42. Shader中如何实现动态阴影柔和化？

可以通过以下方法实现动态阴影柔和化：

• 使用PCF（Percentage-Closer Filtering）对阴影贴图进行多次采样
• 增加偏移样本数量以提高质量
• 结合高斯模糊或泊松圆盘分布采样

43. 什么是屏幕空间反射（SSR）中的光线步进（Ray Marching）？

光线步进是SSR中的一种技术，通过在片段着色器中沿反射方向逐步前进，并与深度缓冲区进行比较，寻找交点以获得反射颜色。

44. 如何在Shader中实现菲涅尔效应（Fresnel Effect）？

菲涅尔效应可以通过计算视角方向与表面法线的点积来实现，公式为：pow(1 - dot(viewDir, normal), exponent)。该值可用于控制反射强度、边缘发光等效果。

45. 解释一下视差遮挡贴图（Parallax Occlusion Mapping）和普通视差贴图的区别

视差遮挡贴图是视差贴图的高级形式，它不仅模拟高度位移，还通过光线步进算法精确查找交点，从而实现更真实的凹凸遮挡效果，而普通视差贴图仅做简单偏移处理。

46. 什么是立方体贴图（Cube Map）？它有哪些应用场景？

立方体贴图由六个正方形纹理组成，表示一个围绕物体的环境。常见应用场景包括：

• 环境反射（如金属材质）
• 天空盒（Skybox）
• 阴影映射（点光源）

47. Shader中如何实现天空盒（Skybox）？

天空盒通过绘制一个围绕摄像机的大立方体，并使用立方体贴图作为纹理实现。通常使用摄像机的观察方向向量进行采样，忽略深度写入，确保始终显示在背景中。

48. 什么是屏幕空间折射（Screen Space Refraction）？

屏幕空间折射是一种基于当前帧缓冲区内容模拟透明物体折射效果的技术，通常通过偏移UV坐标结合深度信息实现，常用于玻璃、水面等材质。

49. 如何在Shader中实现动态模糊（Motion Blur）？

动态模糊可通过记录前一帧摄像机变换矩阵，将当前像素位置与上一帧位置进行差值计算运动方向与速度，然后在后处理阶段进行多采样混合实现。

50. 什么是景深（Depth of Field）效果？它是如何实现的？

景深模拟相机焦点外模糊的效果。实现方法通常包括：

• 根据深度信息判断模糊程度
• 使用高斯模糊或散景滤镜
• 分离清晰与模糊区域进行混合

51. Shader中如何实现火焰或烟雾动画？

火焰或烟雾效果可以通过噪声函数（如Perlin Noise或Worley Noise）结合时间变量实现动态变化，再通过颜色渐变和Alpha混合模拟燃烧或飘动效果。

52. 什么是GPU Instancing？它在Shader中如何应用？

GPU Instancing是一种批量渲染多个相同模型的技术，通过一次绘制调用渲染多个实例。在Shader中使用UNITY_INSTANCING_CBUFFER等宏定义传递每个实例的数据，提升性能。

53. 如何在Shader中实现地形混合（Terrain Blending）？

地形混合通常使用权重贴图（如RGBA通道分别代表不同材质的权重），在片段着色器中对多个纹理进行采样并根据权重进行插值混合。

54. 什么是延迟光照（Deferred Lighting）？

延迟光照是延迟渲染的一种优化形式，先将几何信息（位置、法线、材质）渲染到G-buffer，之后在一个全屏Pass中计算光照，避免重复计算光照。

55. Shader中如何实现屏幕空间全局光照（SSGI）？

SSGI是对SSAO的扩展，通过分析深度、法线和颜色信息，在屏幕空间内模拟间接光照效果，增强场景的真实感。

56. 什么是光追（Ray Tracing）？它与传统光栅化Shader有何不同？

光追是一种基于光线路径追踪的渲染技术，能够实现真实反射、折射和软阴影等效果；而传统光栅化Shader依赖预计算和近似方法，无法达到同样的物理准确性。

57. 如何在Shader中实现头发渲染（Hair Rendering）？

头发渲染通常采用各向异性光照模型（如Kajiya-Kay模型）、透射光照、以及双层法线贴图（主方向与次方向）来模拟发丝的光泽与方向性。

58. 什么是次表面散射（Subsurface Scattering）？如何在Shader中模拟？

次表面散射是指光线进入物体内部后发生散射并从其他位置出射的现象（如皮肤）。可以通过在光照模型中添加背光项、使用厚度贴图或模糊光照方向进行近似模拟。

59. Shader中如何实现卡通描边（Outline in Cel Shading）？

卡通描边可以通过以下方式实现：

• 渲染对象的放大版本并反向法线，填充黑色
• 或者在片段着色器中检查相邻像素的法线或深度差异，绘制边缘线

60. 什么是体积光（Volumetric Light）？如何在Shader中实现？

体积光是模拟光线穿过介质时的可见光束效果（如丁达尔效应）。通常通过在屏幕空间沿着视线方向进行光线步进，结合雾或粒子密度进行累积计算。