Shader面試題（第81-100題）

以下是第81到第100道Shader相關的面試題及答案：

81. Unity中如何實現屏幕空間的熱扭曲效果（Heat Distortion）？

熱扭曲效果可以通過GrabPass抓取當前屏幕圖像，然后在片段著色器中使用噪聲或動態UV偏移模擬空氣擾動，再結合一個透明通道控制扭曲強度來實現。

82. Shader中如何實現物體輪廓高亮（Outline Highlight）？

輪廓高亮通常通過以下方法實現：

• 渲染兩次模型：第一次渲染放大版并反轉法線，填充輪廓顏色；第二次正常渲染模型。
• 或者在片段著色器中檢測邊緣（如通過視角與法線夾角判斷）進行描邊。

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

模板緩沖（Stencil Buffer）用于控制像素是否被繪制。常見用途包括：

• 輪廓描邊
• 鏡面反射中的裁剪區域
• 動態遮罩（Masking）
• 投影體（Projected Shadows）

84. 如何在Shader中實現水波紋效果？

水波紋可通過在頂點著色器中對頂點位置添加正弦波函數擾動實現，也可以在片段著色器中使用噪聲函數或動畫化的UV偏移來模擬水面波動。

85. 解釋Unity中Forward Rendering和Deferred Rendering的Shader編寫差異

在Forward Rendering中，每個光源可能需要單獨Pass處理；而在Deferred Rendering中，光照計算集中在G-buffer之后的一個全屏Pass中，Shader需適配G-buffer格式。

86. 什么是Shader的精度修飾符？為什么重要？

精度修飾符（如lowp, mediump, highp）指定變量在GPU上的存儲精度。合理選擇精度可以提高性能、減少內存占用，尤其在移動平臺上尤為重要。

87. Shader中如何實現粒子系統的旋轉和縮放？

在頂點著色器中，可以根據粒子的生命周期、速度、角度等參數，構造旋轉矩陣或縮放因子，并應用到頂點坐標上以實現動態變化。

88. Unity中如何實現基于高度的顏色漸變（Height-based Color Blending）？

可以通過將頂點的世界空間Y值映射到一個顏色梯度貼圖（Gradient Texture）的V坐標上，在片段著色器中采樣該貼圖來實現地形或物體隨高度變化的顏色混合。

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

粗糙反射是通過對反射紋理進行模糊處理或使用不同Mipmap級別的立方體貼圖來模擬非光滑表面的反射效果，如磨砂玻璃或金屬。

90. Unity中如何實現卡通風格的高光（Toon Specular）？

卡通高光通常使用階躍函數或查找表（LUT）來限制鏡面反射的范圍，使其呈現為一塊純色，而不是平滑過渡的Phong高光。

91. 什么是Shader Graph？它的優缺點是什么？

Shader Graph是Unity提供的可視化Shader編輯工具，允許用戶通過節點連接方式創建Shader。優點是無需編寫代碼即可快速迭代；缺點是對復雜邏輯支持有限，生成的代碼不夠高效。

92. Shader中如何實現基于視線方向的材質切換（如視差切換）？

可以在片段著色器中根據視角方向與表面法線之間的夾角，動態調整材質屬性，例如顏色、粗糙度或透明度，實現類似“側視變色”的效果。

93. Unity中如何在Shader中訪問光照貼圖（Lightmap）？

Unity自動提供 _LightMap 紋理和 unity_LightmapST 變量用于采樣光照貼圖。在Surface Shader中可直接通過 SHADOW_COORDS 和 LIGHTING_COORDS 獲取光照信息。

94. 如何在Shader中實現簡單的布料模擬？

簡單布料模擬可通過頂點著色器中的風力擾動、彈簧公式或噪聲函數實現，常用于旗幟飄動、窗簾擺動等效果。

95. Unity中如何實現多層透明（Multi-layer Transparency）？

多層透明可通過開啟Alpha Blend并設置正確的渲染隊列（如Transparent），同時配合深度寫入控制或自定義排序來避免渲染順序錯誤。

96. Shader中如何實現運動矢量（Motion Vector）后處理？

運動矢量可通過記錄前一幀的攝像機變換矩陣和頂點位置，在后處理階段計算當前幀與上一幀的位置差值，用于動態模糊、TAA等效果。

97. Unity中如何實現基于時間的動畫（Time-based Animation）？

在Shader中使用內置變量 _Time 來獲取當前時間，結合正弦、余弦或噪聲函數實現周期性或連續動畫效果，如閃爍、脈沖、波動等。

98. 什么是屏幕空間環境遮蔽（SSAO）中的樣本分布策略？

SSAO中常見的樣本分布策略包括：

• 固定隨機向量
• 泊松圓盤（Poisson Disk）
• 低差異序列（如Hammersley）
  目的是提高遮擋質量并減少噪點。

99. Shader中如何實現雨滴或污漬貼圖效果？

雨滴或污漬效果可通過在片段著色器中使用一張帶有alpha通道的貼圖，結合UV偏移和時間控制，模擬液體流動或附著在表面的效果。

100. Unity中如何實現基于物理的渲染（PBR）？

基于物理的渲染（PBR）通過符合物理規律的光照模型（如GGX、Blinn-Phong微表面模型）結合金屬度、粗糙度、法線貼圖等參數實現真實材質表現。Unity的標準Surface Shader默認支持PBR。