Shader面试题100道之（81-100）

Shader面试题（第81-100题）

以下是第81到第100道Shader相关的面试题及答案：

81. Unity中如何实现屏幕空间的热扭曲效果（Heat Distortion）？

热扭曲效果可以通过GrabPass抓取当前屏幕图像，然后在片段着色器中使用噪声或动态UV偏移模拟空气扰动，再结合一个透明通道控制扭曲强度来实现。

82. Shader中如何实现物体轮廓高亮（Outline Highlight）？

轮廓高亮通常通过以下方法实现：

• 渲染两次模型：第一次渲染放大版并反转法线，填充轮廓颜色；第二次正常渲染模型。
• 或者在片段着色器中检测边缘（如通过视角与法线夹角判断）进行描边。

83. Unity中Shader的Stencil Buffer是什么？它有哪些用途？

模板缓冲（Stencil Buffer）用于控制像素是否被绘制。常见用途包括：

• 轮廓描边
• 镜面反射中的裁剪区域
• 动态遮罩（Masking）
• 投影体（Projected Shadows）

84. 如何在Shader中实现水波纹效果？

水波纹可通过在顶点着色器中对顶点位置添加正弦波函数扰动实现，也可以在片段着色器中使用噪声函数或动画化的UV偏移来模拟水面波动。

85. 解释Unity中Forward Rendering和Deferred Rendering的Shader编写差异

在Forward Rendering中，每个光源可能需要单独Pass处理；而在Deferred Rendering中，光照计算集中在G-buffer之后的一个全屏Pass中，Shader需适配G-buffer格式。

86. 什么是Shader的精度修饰符？为什么重要？

精度修饰符（如lowp, mediump, highp）指定变量在GPU上的存储精度。合理选择精度可以提高性能、减少内存占用，尤其在移动平台上尤为重要。

87. Shader中如何实现粒子系统的旋转和缩放？

在顶点着色器中，可以根据粒子的生命周期、速度、角度等参数，构造旋转矩阵或缩放因子，并应用到顶点坐标上以实现动态变化。

88. Unity中如何实现基于高度的颜色渐变（Height-based Color Blending）？

可以通过将顶点的世界空间Y值映射到一个颜色梯度贴图（Gradient Texture）的V坐标上，在片段着色器中采样该贴图来实现地形或物体随高度变化的颜色混合。

89. 什么是屏幕空间反射中的粗糙反射（Rough Reflection）？

粗糙反射是通过对反射纹理进行模糊处理或使用不同Mipmap级别的立方体贴图来模拟非光滑表面的反射效果，如磨砂玻璃或金属。

90. Unity中如何实现卡通风格的高光（Toon Specular）？

卡通高光通常使用阶跃函数或查找表（LUT）来限制镜面反射的范围，使其呈现为一块纯色，而不是平滑过渡的Phong高光。

91. 什么是Shader Graph？它的优缺点是什么？

Shader Graph是Unity提供的可视化Shader编辑工具，允许用户通过节点连接方式创建Shader。优点是无需编写代码即可快速迭代；缺点是对复杂逻辑支持有限，生成的代码不够高效。

92. Shader中如何实现基于视线方向的材质切换（如视差切换）？

可以在片段着色器中根据视角方向与表面法线之间的夹角，动态调整材质属性，例如颜色、粗糙度或透明度，实现类似“侧视变色”的效果。

93. Unity中如何在Shader中访问光照贴图（Lightmap）？

Unity自动提供 _LightMap 纹理和 unity_LightmapST 变量用于采样光照贴图。在Surface Shader中可直接通过 SHADOW_COORDS 和 LIGHTING_COORDS 获取光照信息。

94. 如何在Shader中实现简单的布料模拟？

简单布料模拟可通过顶点着色器中的风力扰动、弹簧公式或噪声函数实现，常用于旗帜飘动、窗帘摆动等效果。

95. Unity中如何实现多层透明（Multi-layer Transparency）？

多层透明可通过开启Alpha Blend并设置正确的渲染队列（如Transparent），同时配合深度写入控制或自定义排序来避免渲染顺序错误。

96. Shader中如何实现运动矢量（Motion Vector）后处理？

运动矢量可通过记录前一帧的摄像机变换矩阵和顶点位置，在后处理阶段计算当前帧与上一帧的位置差值，用于动态模糊、TAA等效果。

97. Unity中如何实现基于时间的动画（Time-based Animation）？

在Shader中使用内置变量 _Time 来获取当前时间，结合正弦、余弦或噪声函数实现周期性或连续动画效果，如闪烁、脉冲、波动等。

98. 什么是屏幕空间环境遮蔽（SSAO）中的样本分布策略？

SSAO中常见的样本分布策略包括：

• 固定随机向量
• 泊松圆盘（Poisson Disk）
• 低差异序列（如Hammersley）
  目的是提高遮挡质量并减少噪点。

99. Shader中如何实现雨滴或污渍贴图效果？

雨滴或污渍效果可通过在片段着色器中使用一张带有alpha通道的贴图，结合UV偏移和时间控制，模拟液体流动或附着在表面的效果。

100. Unity中如何实现基于物理的渲染（PBR）？

基于物理的渲染（PBR）通过符合物理规律的光照模型（如GGX、Blinn-Phong微表面模型）结合金属度、粗糙度、法线贴图等参数实现真实材质表现。Unity的标准Surface Shader默认支持PBR。