从零实现 Unity 边缘外发光：Rim Light + Bloom 原理与完整实现

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一、目标是什么

做游戏时经常看到一种效果：角色或物体的边缘有一圈发光，像是被光晕包裹（比如网易永劫无间的霸体人物边缘发光效果）。这种效果在技术上叫 Rim Light（边缘光），也常被称为菲涅尔效果（Fresnel Effect）。

这篇文章记录从零写出这个效果的完整过程，包括原理推导、代码实现、以及用 Post-Processing 让效果更好看的步骤。

二、原理：为什么边缘会发光

自然界里有一个现象：当你看向一面玻璃的正面时，玻璃很透明；但从很斜的角度看时，玻璃会变得很反光。这就是菲涅尔现象。

Rim Light 借用了同样的思路：视线方向和物体表面越垂直（正对着你），亮度越低；越平行（边缘处），亮度越高。

计算方法：

rim = 1 - dot(法线方向, 视线方向)

dot 是点积，结果是两个向量的夹角余弦

正对摄像机的面：法线和视线方向几乎平行，点积接近 1，1 - 1 = 0，不发光

边缘的面：法线和视线方向接近垂直，点积接近 0，1 - 0 = 1，完全发光

再用 pow 控制衰减速度：pow(rim, _RimPower) ，RimPower 越大，发光区域越窄越锐利。

三、第一步：搭建 Shader 基础结构

在 Unity 的 Built-in 渲染管线里，Shader 分三层：

Properties：暴露给 Inspector 的可调参数

SubShader / Pass：实际的渲染逻辑

CGPROGRAM：顶点着色器和片段着色器的代码区

先写好框架，把需要的参数暴露出来：

Shader "Custom/BuiltInRimLight"
{
    Properties 
    {
        _MainTex ("主纹理", 2D) = "white" {}
        _RimColor ("边缘光颜色", Color) = (0.5, 0.5, 1, 1)
        _RimPower ("边缘强度", Range(0, 8)) = 2.0
    }
    ...
}

_RimPower 范围设 0~8：太小边缘光会漫到整个模型，太大只有极细一条线。

四、第二步：顶点着色器——把数据传到片段着色器

顶点着色器的任务是把每个顶点从模型空间变换到正确的坐标系，并把需要的数据打包传给片段着色器（v2f 结构体）。

边缘光需要两个关键数据：世界法线和视线方向，必须在同一个坐标系（世界空间）下计算。

v2f vert(appdata v) 
{
    v2f o;
    // 顶点位置：模型空间 → 裁剪空间（GPU 最终用这个绘制到屏幕）
    o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
    // 法线：模型空间 → 世界空间（注意不能直接用矩阵乘，要用专用函数）
    o.worldNormal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal);
    // 视线方向：从顶点指向摄像机，Unity 内置函数自动计算
    o.viewDir = WorldSpaceViewDir(v.vertex);
    // UV 传递（处理 Tiling/Offset）
    o.uv = TRANSFORM_TEX(v.uv, _MainTex);
    return o;
}

为什么法线不能直接乘变换矩阵？因为模型做了非等比缩放时，用位置变换矩阵会让法线方向出错。UnityObjectToWorldNormal 内部用了转置逆矩阵，专门解决这个问题。

五、第三步：片段着色器——计算 Rim 值

fixed4 frag(v2f i) : SV_Target 
{
    fixed4 baseColor = tex2D(_MainTex, i.uv);
    
    float rim = pow(1 - saturate(dot(normalize(i.worldNormal), normalize(i.viewDir))), _RimPower);
    
    return baseColor + rim * _RimColor;
}

saturate 把点积结果夹在 [0, 1] 之间，防止出现负数导致颜色异常。normalize 确保向量是单位长度，否则点积不代表角度关系。

这一步已经能看到边缘光效果了，但边缘比较生硬。

六、第四步：加入柔化层，模拟外发光扩散

真实的发光效果不只是一条锐利的线，还有向外扩散的柔光晕。用两层叠加来模拟：

float rimSharp = pow(rim, _RimPower);          // 锐利内层
float rimSoft  = pow(rim, _RimPower * 0.25);   // 柔化外层，指数更小 → 覆盖范围更宽
return baseColor + rimSharp * _RimColor + rimSoft * _RimColor * 0.2;

_RimPower * 0.25 让指数更小，pow 曲线更平缓，发光范围更宽。* 0.2 让外层强度只有内层的五分之一，形成自然的扩散晕染感。

两层叠加后，效果变成：核心处有一条亮线，外侧有柔和光晕，视觉上像是真的在发光。

七、第五步：加 Post-Processing Bloom，让光晕更真实

Rim Light 本质是在模型材质上加颜色，但颜色再亮也只是"亮色"，不会真的像光一样往外扩散。要做到"往外溢出"的感觉，需要后处理。

配置步骤：

Package Manager 安装 Post Processing 包

在场景的 Main Camera 上加 Post-process Layer 组件，Layer 选 PostProcessing

新建一个空物体，Layer 设为 PostProcessing，加 Post-process Volume 组件，勾选 Is Global

在 Volume 里新建 Profile，添加 Bloom 效果

Bloom 参数配置：

参数	值	说明
Intensity	6	发光强度，值越大扩散越明显
Threshold	默认	超过此亮度的像素才触发 Bloom

Bloom 的原理：把画面中超过阈值的高亮像素做模糊处理，再叠回原画面，产生光溢出的感觉。配合 Rim Light 的高亮边缘，效果会非常自然。

八、总结：学到了什么

核心原理： 法线和视线的点积是边缘光的数学基础，本质是判断"这个面有多斜对着摄像机"。这个思路可以扩展到几乎所有方向相关的视觉效果。

两个坐标系的重要性： 法线、视线、光线的计算必须在同一个坐标系下进行，不然方向对不上。世界空间是最常用的统一坐标系。

分层叠加的思路： 一个效果不够自然时，可以用多层叠加——主层精确，辅助层柔化——而不是去改主层的公式。这个思路在很多 Shader 里都适用。

材质 + 后处理的配合： Shader 负责"像素该是什么颜色"，Post-Processing 负责"整个画面该怎么处理"。两者配合才能做出最完整的视觉效果。

九、发散：还能延伸到哪里

方向1 - 让发光颜色动起来 用 _Time 控制颜色随时间变化，或者接入脚本动态修改 _RimColor，做出能量护盾充能、受伤闪光等效果。

方向2 - 基于深度的外描边 Rim Light 是"从材质内部算边缘"，还有另一种思路是"用两个 Pass，第二个 Pass 把模型放大一点，只画背面"，可以做出更均匀的卡通描边效果。

方向3 - Bloom 阈值联动 配合 HDR 颜色，让 Rim 颜色的亮度超过 1（比如 (2, 2, 4, 1)），Bloom 的 Threshold 卡在 1 附近，只让边缘光触发 Bloom，其他区域不受影响，效果更精准。

方向4 - URP 迁移 Built-in 管线的 CGPROGRAM 在 URP 里要改成 HLSLPROGRAM，UnityCG.cginc 换成 Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Core.hlsl，思路完全一样，只是 API 名称不同。