球体追踪就是用场景的 SDF（signed distance function）告诉你从当前位置到最近表面的最小距离，然后用这个距离作为步长向前跳——仿佛每一步放一个贴紧场景的球体，球体刚好不穿透物体，直到球体接触表面或超过上限。
“射线起始点”向量对应“射线的起点”，即相机在局部空间中的位置；而“射线方向”则等于“网格顶点的位置”，也就是我们正在处理的球体所在位置。由于我们需要根据边生成图元划分，因此必须确保sdf平面的位置与三维物体的位置保持一致。 💁在该示例中，相机到平面的距离即float plane = ray_position.y - _Edge; 为射线步进的长度 
这段代码是一个 Sphere Tracing（球面追踪 / Ray Marching） 的核心片段，用来做 基于 SDF（有符号距离函数） 的光线行进算法。我们逐行拆解：
如前所述，需要剔除球体平面上的像素点。要实现这种评估，我们需要获取球体y轴上顶点在物体空间中的坐标位置。通过使用“discard”语句，我们可以剔除位于边缘的像素点，具体操作如下所示。
Shader "Unlit/FruitSDF"
{
Properties
{
_MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
// plane texture
_PlaneTex ("Plane Texture", 2D) = "white" {}
// edge color projection
_CircleCol ("Circle Color", Color) = (1, 1, 1, 1)
// edge radius projection
_CircleRad ("Circle Radius", Range(0.0, 0.5)) = 0.45
_Edge("Edge", Range(-0.5, 0.5))=0.0
}
SubShader
{
cull Off
Pass {
CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
#include "UnityCG.cginc"
struct appdata
{
float4 vertex : POSITION;
float2 uv : TEXCOORD0;
};
struct v2f
{
float2 uv : TEXCOORD0;
float4 vertex : SV_POSITION;
float3 hitPos : TEXCOORD1;
};
sampler2D _MainTex;
float4 _MainTex_ST;
sampler2D _PlaneTex;
float4 _CircleCol;
float _CircleRad;
float _Edge;
// declare the function for the plane
float planeSDF(float3 ray_position) {
// subtract the edge to the “Y” ray position to increase
// // or decrease the plane position float plane = ray_position.y - _Edge;
return plane;
}
#define MAX_MARCHING_STEPS 50
#define MAX_DISTANCE 10
#define SURFACE_DISTANCE 0.001
float sphereCasting(float3 ray_origin, float3 ray_direction)
{ float distance_origin = 0;
for (int i = 0; i < MAX_MARCHING_STEPS; i++)
{ float3 ray_position = ray_origin + ray_direction * distance_origin;
float distance_scene = planeSDF(ray_position);
distance_origin += distance_scene; if (distance_scene < SURFACE_DISTANCE || distance_origin > MAX_MARCHING_STEPS)
break;
} return distance_origin;
}
v2f vert (appdata v)
{ v2f o;
o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
o.uv = TRANSFORM_TEX(v.uv, _MainTex);
o.hitPos= v.vertex;
return o;
}
fixed4 frag (v2f i, bool face: SV_IsFrontFace) : SV_Target
{
// sample the texture
fixed4 col = tex2D(_MainTex, i.uv);
//将相机位置转换到物体空间
float3 ray_origin = mul(unity_WorldToObject, float4(_WorldSpaceCameraPos, 1));
//计算射线方向(相机指向片元 i.hitPos顶点着色器顶点信息传入片元)
float3 ray_direction = normalize(i.hitPos - ray_origin);
//调用球体投射函数
float t = sphereCasting(ray_origin, ray_direction);
float4 planeCol=0;
float4 circleCol=0;
if(t<MAX_DISTANCE)
{ //计算交点位置
float3 plane_pos = ray_origin+ ray_direction*t;
//黑洞
//float uvScale= sqrt(1-pow((i.hitPos.y-0.05)*2,2));
//利用平面参数调整uv缩放 float uvScale= sqrt(1-pow((_Edge*2),2));
//计算圆形边缘颜色
float c= length(plane_pos.xz);
circleCol= smoothstep(c-0.001,c+0.01,_CircleRad-abs(pow(_Edge*(1*0.5),2)));
float2 uv_plane= (plane_pos.xz/uvScale)+0.5;
planeCol = tex2D(_PlaneTex, uv_plane);
planeCol*= circleCol;
//叠加
planeCol+= (1-circleCol)*_CircleCol;
}
//最后，我们可以丢弃位于边缘属性上的像素。
if(i.hitPos.y>_Edge)
discard;
//正面返回模型纹理；背面返回平面纹理
return face?col:planeCol;
} ENDCG
}
}}
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