散射需要：吸收，內散射，外散射
分為瑞利散射Rayleigh Scattering和米氏散射 Mie Scattering 后面會詳細講解
大氣中散射由多種原因產生，微粒，塵埃，水蒸氣等等
陽光由於散射增加會減弱並變色
物體也會隨着距離增加散射增加而減弱並變色
大氣光線散射由於 一天中的時間，天氣，污染的改變而改變
散射共通篇
Radiometric Quantities輻射度量包括：
輻射通量Radiant Flux
輻射率Radiance
輻照度Irradiance
輻射通量Φ （Radiant Flux）
代表通過表面的光照量，輻射強度 （能量/時間），單位：瓦特
輻射率L （Radiance）
代表一束光線的光照量，輻射通量/面積/立體角，單位：瓦特/(m²*球面角度 )
輻照度E
代表到表面上一個點的光照量，入射輻射通量/面積（瓦特/m²），輻射集中成半球狀
吸收截面積σab （Absorption cross section）
每輻照度的吸收輻射通量Φ/E，單位：面積（m²）
之間關系：
Φ = E*σab
σab = Φ/ E
吸收系數 βab （Absorption coefficient）
代表粒子密度 ρab Particle density， 單位：逆長度(m-1)
總吸收截面積：
Aab = σab * ρab * A *ds
A：介質總面積，ds：介質厚度
吸收的概率：
Pab = Aab/A =σab * ρab * ds = βab
光輻射經過固定密度的吸收介質的衰減：
L(s) = L0e-βab*s
s：介質厚度距離
外散射
散射截面σsc Scattering cross section
散射粒子密度ρsc
散射系數βsc βsc =ρsc * σsc
由於在固定密度的介質的外反射造成的衰減：L(s) = L0e-βsc*s
消光 Extinction
吸收與外散射損失的光線就是消光 Extinction
消光系數 Extinction coefficient βex = βab + βsc
消光產生的總衰減L(s) = L0e-βex*s --> Fex(s) = e-βex*s
內散射
所有方向的光在視角方向的散射，來自太陽，天空，大地，我們只需要處理來自太陽的內散射即可
散射相函數f(θ, ϕ)
大多數大氣粒子是球形的或非常小 f(θ, ϕ) = f(θ)
f(θ)的用途：
內散射概率：f(θ)* ωsun In-scatter probability
內散射輻射率：f(θ)* ωsun*Lsun = f(θ)* Esun
θ為light方向與view方向的夾角
在同一個路徑（path）中的的內散射
一次事件的輻射率： f(θ)* Esun
在同一個散射距離ds: f(θ)* Esun*βsc*ds
角散射
角散射系數 Angular scattering coefficient βsc(θ) = βsc*f(θ)
經過ds距離的內散射：Esun*βsc(θ)*ds
βsc(θ)的單位：m-1* steradian-1
增加太陽光穿過固定密度的散射媒介的輻射率
Lin(s, θ) = 1/βex * Esun * βsc(θ)*(1- e-βex*s)
消光與內散射
L (s, θ) = L0Fex(s) +Lin(s, θ)
對比GPU 霧渲染
L (s, θ) = L0(1-f(s)) +Cfog*f(s)
單純的權重運算，效果不好
瑞利散射 Rayleigh Scattering
粒子微小（r<0.05 λ）
相函數：
fr(θ) = 3/(16 *π)*(1+cos²θ)
瑞利散射是米氏散射的一種
當光線穿過大氣層,大氣中氣體藍色部分瑞利散射強烈，但是紅色或黃色等波長長的瑞利散射很弱。
由於天空產生的藍色的光的散射，陽光到地面的顏色發黃。在日出日落中, 由於空氣密度的增加和地球表面附近的粒子，瑞利散射效應更明顯。
相比之下,水滴組成雲與可見光的波長大小類似，更傾向於米氏散射而非瑞利散射。假設所有可見光的波長分布大致相同,因此雲看起來是是白色或灰色的。
米氏散射 Mie Scattering
煙霧和雲散射牛奶、生物組織和乳膠漆之類大粒子
在多雲天氣主要是米氏散射（水滴）
發生米氏散射的介質中粒子大，為球形粒子
我們用Henyey-Greenstein函數來近似相函數：
fHG(θ) = (1-g) 2/(4*π* (1+g2-2g*cos (θ)))3/2
g為各向異性因子anisotropy factor
波長相關性復雜度取決於粒子的大小
現實中，空氣經常包含各種各樣大小的米氏粒子Mie particles的混合，總的來說任何波長相關性傾向於平均
混合散射
現實中，空氣中瑞利散射和米氏散射都有
通常情況下，光線被吸收是輕微的
βex = βscRayleigh +βscMie
總結與實現
shader中：
傳入參數：
βscRayleigh
βscMie
gHG
常量：
E0sun
Esun收到消光extinction影響所以不是常量
陽光能量傳到地面上會有衰減
注意：
起點處最初的陽光是白色的
密度不是常量
實現所需的所有公式：
關鍵部分實現代碼：
<span style="font-size:14px;">float s = (GetDepth(i.uv_MainTex)-0.8)*5; float Fex = pow(e, -(_Beta_R + _Beta_M)* s); float beta_r = 3 / (16 * PIE)*_Beta_R*(1 + cos_theta* cos_theta); float beta_m = 1 / (4 * PIE) * _Beta_M * (1 - _G)*(1 - _G) / pow((1 + _G * _G - 2 * _G*cos_theta), 3 / 2); float3 Lin = (beta_r + beta_m) / (_Beta_R + _Beta_M)* _Sun * (1 - pow(e, -(_Beta_R + _Beta_M)* s)); float3 L = _Sun * Fex + color.rgb *Lin;</span>
實現結果
瑞利散射
米氏散射
混合散射
參考：Rendering Outdoor Light Scattering in Real Time
----- by wolf96