折射环境映射的物理原理：

从物理光学中我们知道，当光通过密度不同的两种材质之间的介面时，光的方向会发生改变。在方向上的改变是因为光在较浓的材质中传播比较慢。例如，光在空气中传播得比较快，但在水中要慢很多。

斯涅耳定律描述了光通过2种媒体之间的分界面发生了什么。公式如下：

η1sinθ1=η2sinθ2

一个媒体的折射系数η度量了媒体是如何影响光速的。一个媒体的折射系数越大，光在其中的传播速度越慢。

在实际世界里入射光线应该被折射两次：第1次当它进入物体时，而第2次发生在它离开的时候。但是，这里我们不模拟第2次折射。因为折射很复杂，以致于生成的图像在大部分情况下很难区别。特别是对一个不经意的观察者，很难注意生成的折射不是完全正确的。在许多情况下，如果要计算一个完全的物理模拟，帧率将会急剧下降，所以我们必须在精确性和性能之间找到适当的平衡点。

在计算折射时，一个很重要的值就是2个媒体的折射系数的比率。这里应用程序传递2个媒体的折射系数之比值etaRatio给Cg顶点程序。

下面是Cg程序代码：

vs_refraction.cg：

void vs_refraction(float4 position : POSITION,
                               float2 texCoord : TEXCOORD0,
                                float3 normal   : NORMAL,
  
                       out float4 oPosition  : POSITION,
                    out float2 oTexCoord  : TEXCOORD0,
                              out float3 T          : TEXCOORD1,

                               uniform float etaRatio,
                               uniform float3 eyePositionW,
                               uniform float4x4 modelViewProj,
                               uniform float4x4 modelToWorld)
{
  // Transform position from object space to clip space

 oPosition = mul(modelViewProj, position);
  oTexCoord = texCoord;

  // Compute position and normal in world space
  float3 positionW = mul(modelToWorld, position).xyz;
  float3 N = mul((float3x3)modelToWorld, normal);
  N = normalize(N);
 
  // Compute the incident and refracted vectors
  float3 I = normalize(positionW - eyePositionW);
  T = refract(I, N, etaRatio);
}

ps_refraction.cg：

void ps_refraction(float2 texCoord : TEXCOORD0,
                                          float3 T        : TEXCOORD1,

                                    out float4 color : COLOR,

                                   uniform float       transmittance,
                                   uniform sampler2D   decalMap,
                                   uniform samplerCUBE environmentMap)
{
  // Fetch the decal base color
  float4 decalColor = tex2D(decalMap, texCoord);

  // Fetch refracted environment color
  float4 refractedColor = texCUBE(environmentMap, T);

  // Compute the final color
  color = lerp(decalColor, refractedColor, transmittance);
}

截图：

折射系数比etaRatio=1.5

1. 折射率transmittance=0.5时：

2. 折射率transmittance=1.0时：