08-雾化

第 8 章 雾化：为什么远处的山看不清

这是你专门点名想搞懂的。好，咱们把它从”一个模糊的滑块”拆成”一套解决问题的工具”。

先问你一个生活里的观察：

你站在山脚下往远处看，近处的树清清楚楚，稍远的山轮廓还在，但颜色发灰发蓝；再远一点的山，几乎和天空融成一片，只剩个淡淡的影子。为什么越远越”糊”？

这不是你视力不好，是空气在捣乱。

8.1 自然现象：空气透视（Aerial Perspective）

现实里，你和远山之间隔着几公里的空气。空气里飘着水汽、尘埃、微粒。光从远山出发，要穿过这层”脏玻璃”才能到你眼睛。

每一次穿过微粒，都有一部分光被散射掉、改变方向；同时，周围环境的光（尤其是天空的蓝光）被这些微粒散射进你的视线。结果是：

• 距离越远 → 穿过的大气越厚 → 原本的物体颜色越被”冲淡”。
• 被冲淡的方向，是天空 / 环境光的颜色（白天偏蓝，所以远山发蓝）。
• 对比度下降，细节消失，最后只剩个色块。

画家早就把这叫空气透视——你画风景时，故意把远处的山画得淡、画得蓝，画就”有纵深感”了。这是人类几百年前就从现象里总结出的规律。

所以”远处看不清”不是 bug，是真实世界的物理。游戏要想”像真的”，就得复刻它。

8.1.5 散射的两种机制：天空为什么蓝、雾为什么灰白

8.1 说”光被空气微粒散射、环境光被散射进视线”，这句太粗，值得拆成两种真实物理，因为它直接决定了雾该用什么颜色：

• 瑞利散射（Rayleigh）：空气分子（氮、氧）比可见光波长还小，它们对短波（蓝、紫）的散射远强于长波（红）。所以白天天空被”散射来的蓝光”填满 → 天是蓝的；而傍晚太阳斜射、光穿过更厚的大气，蓝紫早被散射光了，只剩红橙能直达你眼 → 夕阳红。回到游戏：远山发蓝，正是瑞利散射把天空的蓝光混进了你的视线——这给了你”雾色该取天蓝”的物理依据。

• 米氏散射（Mie）：雾、云、霾里的水滴/尘埃比可见光波长大，它们对各个波长的散射差不多均匀，于是呈现白、灰白。这就是为什么浓雾是白茫茫一片，而不是蓝的。

所以”雾色取天蓝还是灰白”不是美术拍脑袋：晴天远山偏蓝（瑞利主导），阴雨/沙尘的雾偏灰白（米氏主导）。你理解了这两种散射，调 Fog Color 时就是在”选一种天气的物理”，而不是在”选一个好看的颜色”。

8.2 问题：游戏为什么要”故意”把远处弄糊

你可能会说：复刻真实感我懂，但游戏里”看不清”难道不是缺点？玩家明明想看清楚远处有没有敌人啊。

这就引出关键了——游戏做雾，不单为了好看，更是为了省钱和遮丑。我拆成三个真实问题：

问题一：性能——看不清的东西，就别画那么细

回到第 1 章的”餐厅”比喻。远处一座山，玩家根本看不清它的纹理细节。如果你还老老实实给这座远山贴 4K 高清贴图、算精确光照，那就是在 16 毫秒里白烧算力。

更狠的招是距离剔除（Distance Culling）：远处的草、石头、敌人，直接不画了。但问题来了——你不画，玩家就会看见”世界突然缺了一块”，像照片被剪掉一角，非常出戏。

雾正好用来遮这个丑：你把远处设成”全是雾色”，那么”不画远处物体”和”远处被雾遮住”在视觉上几乎无法区分。于是你可以名正言顺地偷工减料——远处不画、不精细、不计算，反正它被雾淹没了，玩家发现不了。

一句话：雾是”偷性能”的合法掩护。 没有雾，你就得老老实实画到天边。

问题二：边界隐藏——别让玩家看见”世界尽头”

游戏世界再大，也有个边界。如果你的可视距离无限，玩家会看到”地图边缘的悬崖”或”一片空荡荡的虚空”，瞬间出戏。

经典处理：把”可视距离”卡在一个值（比如 500 米），500 米外不渲染。但为了不让玩家一眼看穿”500 米外是墙”，就在 300–500 米这段加上浓雾，让边界柔和地溶进雾里。雾成了一道温柔的窗帘，遮住了世界的边缘。

问题三：真实感——纵深感来自”不清”

人眼判断”哪个近哪个远”，一个强烈线索就是”清 vs 糊”。全是清晰的画面，反而像贴纸、像沙盘模型，没有空间感。适度的雾，让近处锐利、远处朦胧，纵深感立刻就出来了。

8.3 方案：怎么用数学描述”越来越糊”

现在工程师要拿出一个可计算的办法：给定”这个物体离摄像机有多远”，算出”它该被雾盖住多少”。

核心思想就一句：最终颜色 = 物体原本颜色 和 雾颜色 的混合（mix），混合比例由距离决定。

• 离得近 → 多用物体本色，少用雾色。
• 离得远 → 多用雾色，少用物体本色。
• 远到极致 → 全是雾色，物体彻底消失在雾里。

这个”混合比例”叫 fogFactor（雾因子，取值 0~1，1 表示完全清晰、0 表示完全被雾吞没）。不同”距离→fogFactor”的公式，就是不同的雾模式。

线性雾（Linear Fog）

最简单：设一个起点 start 和终点 end。

当 distance <= start：   fogFactor = 1     （完全清晰，雾还没开始）
当 start < distance < end：fogFactor 从 1 线性降到 0
当 distance >= end：     fogFactor = 0     （完全被雾吞没）

公式：fogFactor = (end - distance) / (end - start)。

直觉：从 start 米开始起雾，到 end 米彻底糊死，中间匀速变糊。

指数雾（Exponential Fog）

真实大气的散射不是匀速的，而是越远越剧烈——前面几米变化小，后面几十米迅速糊掉。这用指数描述更贴切：

fogFactor = exp( -density * distance )        （Exp 模式）
或
fogFactor = exp( -(density * distance)^2 )    （Exp2 模式，更陡）

这里的 density（密度）就是”空气多浑”。density 越大，雾越浓，几米外就糊了；density 越小，雾越淡，要很远才起效果。

注意看：线性雾用 start/end 两个距离参数；指数雾只用 density 一个参数。这就是为什么你在 Unity 里切 Fog Mode 时，某些滑块会灰掉——模式变了，控制的参数也变了。这点下面马上拆。

8.3.5 那行”混合”在 shader 里到底长什么样（先预告）

8.3 那句”最终颜色 = 物体色 与 雾色 的混合”，听着像散文，落到代码其实极其朴素——就是一个线性插值（lerp）：

最终颜色 = lerp(物体原本颜色, 雾颜色, 1 - fogFactor)

lerp(a, b, t) 就是”从 a 到 b 按 t 比例取中间值”：t=0 全是 a（物体本色），t=1 全是 b（雾色）。这里 t = 1 - fogFactor，所以当 fogFactor=1（近、清晰）时 t=0，取物体色；fogFactor=0（远、糊死）时 t=1，取雾色。完美对应 8.3 的描述。

而且 fogFactor 被 exp() 这类公式天然夹在 0~1 之间，所以混出来的颜色绝不会”过冲”——你不用担心远处物体变成比雾色更夸张的东西。

这一行你先记着。等第 33 章”动手二：在 Shader 里亲手写出雾”，你会自己把 fogFactor 从”视空间深度”算出来，再写下这行 lerp。到时候你会回头感谢 8.3 埋的这个钩子：雾不是贴上去的滤镜，是逐像素按深度算出来的插值。

8.4 参数解读：那几个旋钮各管什么

Unity 里雾在 Window → Rendering → Lighting → Scene（或 RenderSettings） 的 Fog 区。核心参数：

• Fog（开关）：开不开雾。关掉，下面全无效。
• Fog Mode（模式）：Linear / Exp / Exp2。决定用哪套”距离→浓度”公式（见上）。
• Fog Color（雾颜色）：远处物体”溶进”什么颜色。实战里几乎总设成和天空盒（Skybox）一样的颜色——这样雾的边界就隐形了，远山不是”变白”，而是”变成天空的颜色”，天衣无缝。
  • 思考题先埋着：如果雾色设成鲜红色，远处会怎样？（答案在参考答案）
• Fog Start Distance（Linear 专用）：起雾距离。近于此距离完全清晰。
• Fog End Distance（Linear 专用）：彻底糊死的距离。
• Fog Density（Exp / Exp2 专用）：雾的浓度。0.01 很淡，0.05 很浓。

调参直觉（记住”它对付什么问题”就很好拧）：

你想达到的效果	改哪个参数	怎么改
远处轻轻有点朦胧感，不挡视线	Linear + 大 Start/End	Start 拉远（如 50），End 很远（如 800）
想藏住 500 米外的边界	Linear	End 设在 500，雾色=天空色
恐怖游戏那种”几步外就啥也看不见”	Exp2 + 大 Density	density 0.05~0.1
海底 / 沙尘暴那种”到处都浑”	Exp + 中等 Density + 雾色偏蓝绿	density 0.02~0.04
远山发蓝的真实空气透视	Linear + 雾色取天蓝	Start/End 调远，让过渡自然

看到了吗？每个参数都不是孤立的旋钮，而是”对付某个具体问题”的扳手。 你先想”我要解决视觉里的什么问题”，再去拧对应的那个，就不会瞎调了。

8.5 举一反三：雾还能干什么

理解了”雾 = 按距离把物体色混进某个颜色”，你会发现它根本不只能做”山间的雾”。

• 战争迷雾（Fog of War）：策略游戏里”没探索的区域是黑的”。这其实不是大气雾，而是另一套”可见性遮罩”，但名字借了 fog。本质是”按条件把某区域混成黑色”。
• 水下 / 沙尘 / 毒气：把雾色调成蓝绿、土黄，density 调高，整个场景就”泡”在另一种介质里。换的只是颜色和数字。
• 梦境 / 回忆滤镜：雾色偏白、偏柔，配合后处理（第 14 章），能做出”记忆里模模糊糊”的质感。
• 体积雾（Volumetric Fog）：上面讲的都是”离摄像机越远越糊”的均匀雾。高级做法是”雾本身有形状”——一束光打进雾里能看见光柱（丁达尔效应）。那是另一层复杂度，但底色还是同一个想法：光在介质里被散射。

你看，一旦你抓住”雾的本质是按距离混合颜色”，它从”天气效果”升级成了”一种通用的空间混合工具”。这就是理解原理带来的自由度。

8.5.5 雾、景深、后处理：都能”远处柔和”，但机制不同

理解了雾的本质，你会发现还有两个效果也能让”远处变柔和”，新手容易把它们和雾混为一谈。这里一次厘清（深层的会由第 30 章后处理、第 33 章 shader 展开）：

• 雾（Fog）：在物体着色阶段，按”该像素离摄像机的深度”把物体色混进雾色。它是逐物体、逐像素的，跟着每个物体的材质走。最便宜，且天然”谁远谁糊”。

• 景深（Depth of Field, DOF，第 30 章）：模拟镜头对焦——对焦平面清晰，离焦处被”模糊”。它不是颜色混合，而是对画面做模糊卷积，模拟光学。机制和雾完全不同：雾是”远处变成雾色”，DOF 是”远处变模糊但仍见轮廓”。两者可叠加（远处既发蓝又模糊，电影感拉满）。

• 后处理雾（Post-process Fog）：把整屏深度图拿出来，在后处理阶段统一按深度混雾色。它和”物体着色雾”结果相似，但走的是”全屏一遍 pass”的路子，好处是能统一控制、能配合体积效果，代价是多一次全屏计算。

一句话记牢：雾是着色时的深度插值，DOF 是镜头的模糊，后处理雾是把雾挪到全屏阶段做。三者都能制造”空间感”，但成本与可控性各异——你调参前先想清楚”我要的是哪一种柔和”，才不会把景深的模糊当雾去拧 Density。

8.6 收个尾，连回主线

回到第 1 章那句话：游戏里很多效果是为了在”实时”约束下省钱、遮丑、又显得真。 雾是教科书级的例子：

• 真实现象：空气透视。
• 顺带解决的问题：性能（远处可偷工）、边界（藏世界尽头）、纵深感。
• 落进引擎：Fog Mode / Fog Color / Start-End / Density。
• 你能做的：不只做雾，还能做海底、战场迷雾、梦境。

下一章开始进入”声音”——你会发现，声音”存进计算机”这件事，同样是从一个自然现象（波）出发，为了解决”连续的东西没法直接存”的问题，才发明出采样、量化、压缩这一整套方案。思路和雾完全一致：先有现象和问题，才有参数。

8.7 动手试：在 Unity 里 5 步看到雾

光看不练记不牢。开一个空场景：

1. Window → Rendering → Lighting → Scene 标签，勾选 Fog。
2. Fog Mode 选 Linear，Fog Color 用吸管取天空盒颜色。
3. Start 设 20，End 设 200。
4. 摆几个方块，离摄像机从近到远排开。
5. 你会看到：近处方块棱角分明，远处方块溶进天空色。

再做两个对照实验加深理解：

• 把 Fog Color 改成鲜红 → 远处变红，像置身异星。验证”雾色 = 远处溶进的颜色”。
• 把 Fog Mode 改 Exp2、Density 拉到 0.05 → 近处几米就糊死。验证”指数雾用单个密度参数控制衰减”。

8.8 常见翻车

• 雾色和天空盒不一致：远处物体溶进雾色，背景却是天空色，物体边缘出现一圈明显分界。修法：雾色 = 天空盒主色。
• 雾太浓导致远处全白/全灰：多半 End 太小或 Density 太大，玩家看不见任何远处目标。修法：先想”我要藏的是哪段距离”，再把 End 设在那之外。

8.9 性能账本：雾本身几乎不花钱，它”掩护”省下的才是大头

最后算一笔账，免得你对雾有错误的心智——以为”开了雾会变卡”。

雾本身极廉价。 它每个像素只做一次插值（lerp），比起你场景里成千上万个三角形的顶点变换、光照计算，这点开销可以忽略。所以开雾几乎不会拖性能。

那雾的”性能价值”在哪？在 8.2 说的”掩护”：因为远处被雾淹没、视觉上合理，引擎可以名正言顺地不对远处做昂贵的事——

• 距离剔除（Distance Culling）：远处 1000 丛草，本来每丛都要一次 Draw Call、一堆顶点。开了雾并把可见距离卡在雾浓处，其中 900 丛直接不渲染，省下的是这 900 丛的 Draw Call 和顶点，不是雾那点插值。
• LOD（细节层次，第 14 章）：远处模型换成低面数版本，反正看不清，连回 8.2 的”偷工”。

所以真正吃性能的从来不是雾，而是”你有没有借雾的掩护把远处省掉”。排查口诀：游戏卡顿，先别怪雾（它不是瓶颈），去查远处物体有没有剔除、LOD 有没有生效、Camera.farClipPlane 是不是被拉得太大导致一堆东西被迫画。

另外点破一个名字误会：战争迷雾（Fog of War）不是大气雾。它是”可见性遮罩”——未探索区域被一层黑/灰盖住，本质是逻辑判定”这块地你看到没”，常在后处理或单独图层做，和”空气透视”毫无物理关系，只是借了 fog 这个词。以后你做策略游戏要做”战争迷雾”，走的是遮罩/后处理路线，不是调 Fog Density。

8.10 配方卡：不同游戏类型怎么设雾 + 体积雾一句话

理论落到”开新项目先拧哪个”，给你一张速查配方（连回第 25 章”第一眼氛围”——雾是成本最低的定调手段）：

游戏类型	Fog Mode	关键参数	雾色	想要的氛围
开放世界 / 大场景	Linear	Start 远（如 200）、End 极远（如 2000）	= 地平线色	远处自然淡出，藏住地平线接缝
恐怖地牢 / 密林	Exp2	Density 0.05~0.1	近黑 / 冷灰	几步外啥也看不见的压迫感
水下 / 深海	Exp	Density 0.03~0.05	蓝绿	”泡在水里”的浑浊介质感
沙漠 / 沙尘暴	Exp	Density 0.02~0.04	土黄	到处都浑、方向感模糊
赛博朋克雨夜	Exp2 + 后处理	Density 中等	偏品红/青	霓虹在雾里晕开（连第 30 章 Bloom）

做你的塔防 / 大富翁时，第一步就定：雾色 = 天空盒主色，再按”你想要玩家多远开始看不清”选模式——这一步几乎零成本，却奠定了整个场景的呼吸感。

体积雾（Volumetric Fog）一句话：本章前面讲的都是”均匀雾”，只认”离摄像机多远”。高级做法是让雾本身有体积和形状——一束光打进雾里能看见光柱（丁达尔效应），雾会随高度、随光源变化。它的底色仍是 8.1 的”光在介质中被散射”，只是散射被放进了 3D 体积里逐点计算，通常在 HDRP 或后处理管线做，代价更高。你先把均匀雾玩透，体积雾是锦上添花。

8.11 一句收口：雾的排查速查

把 8.4、8.8 的零散经验收成一个速查，省得你下次对着屏幕发愣：

你看到的异常	第一反应	怎么拧
远处物体边缘有一圈明显分界 / 色差	雾色 ≠ 天空盒颜色	雾色吸管取天空盒主色
远处啥都看不见，玩家抱怨”盲”	End 太小 / Density 太大	想清楚”要藏的是哪段距离”，把 End 推远或 Density 调小
远处物体忽隐忽现、像在闪	雾没盖住”距离剔除”的边界	让雾浓度范围 ≥ 剔除距离，或调远 Camera.farClipPlane
雾色太鲜艳（红/紫）导致氛围怪	美术误把雾当”滤镜”用过头	回到 8.1：雾色 = 介质散射色，自然天气里不会是纯饱和色

最后一句心法：雾不是用来”制造炸裂效果”的银弹，是用来”让世界合理地收尾”的工具。 你先用它把远处安稳藏好、把边界温柔溶掉，再去谈 Bloom、体积光那些花活——顺序错了，画面再花也立不住。

【思考题】

1. 现实里”远处山发蓝”的物理原因是什么？和”山本身涂了蓝漆”是一回事吗？
2. 游戏里雾除了”好看”，还解决了哪两个很实际的工程问题？分别解释。
3. 线性雾和指数雾的控制参数有什么不同？为什么切换模式时有的滑块会变灰？
4. 如果把 Fog Color 设成鲜红色、Fog Density 设很大，场景会呈现什么效果？这能用来做什么风格的游戏？
5. 为什么说”雾是偷性能的合法掩护”？它和”距离剔除”是怎么配合的？

【参考答案】

1. 物理原因是光在穿过远处空气时被散射、且环境光（天空蓝光）被大气微粒散射进视线，远山本体色被冲淡并向天空色偏移，所以发蓝。这和”山涂了蓝漆”完全不是一回事：蓝漆是物体自身反射蓝光；空气透视是介质对光的改造。画家画远山用蓝，是模拟后者。
2. 另两个工程问题：(a) 性能——远处看不清，就不给它画高清细节甚至直接不画（距离剔除），雾把”没画清”的事实遮住；(b) 边界隐藏——把可视距离卡在雾浓处，玩家看不见世界尽头/地图边缘。两者都靠”远处本来就该糊”这个视觉合理性的掩护。
3. 线性雾用 Start/End 两个距离参数控制”从哪开始、到哪糊死”；指数雾只用 Density 一个参数控制浓度（指数衰减）。切换模式时，不属该模式的参数无意义，引擎就把它灰掉（例如选 Exp 后，Start/End 失效变灰，只留 Density）。
4. 场景会”越远处越红、最终溶进红色”，像身处血色空间或火星尘暴。这种风格适合恐怖、末日、异世界、赛博空间等需要压抑/异样氛围的游戏。也说明：雾色是”远处溶进什么颜色”的掌控点，不限于自然天色。
5. 因为”远处看不清”在真实世界里本就合理，玩家不会怀疑。于是引擎可以在雾的浓度范围内，对远处物体降低细节、延迟加载甚至完全不渲染（距离剔除），玩家既看不出破绽、又省下了算力。雾提供了”可以偷工而不穿帮”的视觉借口，所以是”合法掩护”。