引入：大气光学是地球大气层独特的光学性质所造成大范围且壮观的光学现象。
1.真实世界大气层散射
1.1大气散射的构成——概念
在地球的大气层，光线的实际散射由瑞利散射、米氏散射、拉曼散射、大气吸收四部分构成。由于拉曼散射大约只有一千万分之一的可能性会产生。瑞利散射、米氏散射对于大多数的光学效应都可以重现，这两个数学工具可以预测光如何在不同大小的物体上散射。
瑞利散射：它是半径比光或其他电磁辐射的波长小很多的微小颗粒（例如单个原子或分子）对入射光束的散射，主要是模拟了光如何被构成大部分空气的氧和氮分子的反射
米氏散射：主要模拟了悬浮在低层大气中的更大的化合物（如划分、灰尘）等的反射
1.2举例
1.2.1瑞利散射举例
抬头望天，我们会发现天空经常是蓝色，日出日落时天空经常会是红色
这样的光学现象主要是光进行了瑞利散射（Rayleigh scattering）。Rayleigh散射是大气颜色的主要决定者。它重新定向了高频（蓝色光）的阳光，使它们重新回到观测者的视野。由于蓝色光比红色光容易散射，当日出和日落时的阳光必须穿透浓厚的大气层时，太阳看起来就呈现偏红的色调。人眼看见蓝色的天空，是阳光被散射的结果。阳光明媚的日子，瑞利散射让天空呈现蓝色的梯度：天顶较暗而水平方向较明亮。来自头顶的光线遭遇到的大气质量仅有水平方向的1/38。所以，来自天顶的光线较少被粒子散射，因此依然是深蓝色的
1.2.2米氏散射举例
基于米氏散射的散射光会呈现白色或者灰色，这就是为什么正午经过太阳照射的云彩经常会呈现白色或者灰色
当天空中只有少量米氏散射的时候，天空会呈现出高饱和度的蓝色或者蓝绿色。当米氏散射大量存在于云彩中的时候，太阳旁边的天空看起来似乎是白热的效果。
图（1）少量米氏散射
图（2）大量米氏散射
太阳周围那一圈灰白色的光晕主要是米氏散射带来的
2.当前天空大气的功能及实现情况
光和物质之间的相互作用是极其复杂的，没有简单的方法来完全描述它，模拟大气散射是非常困难的，部分问题来自大气层不是均匀介质，它的密度和成分随着海波高度的变化而发生显著变化，很难达到一个完美的效果。瑞利散射和米氏散射对于大多数光学效应可以重现。
功能介绍
当前天空大气功能有五部分组成：星球、大气、瑞利散射、米氏散射、大气吸收、、艺术方向。根据前文的分析，影响大气光学的相关的因素，功能方面都已经具备。
功能1.星球
地面半径： 定义星球的大小。
功能2.大气
大气高度：定义大气的高度，高于此高度，我们将停止计算光与大气的相互作用。
功能3.瑞利散射（天空中小分子颗粒的参数）
光与更小粒子（例如空气分子）的相互作用产生了 Rayleigh散射。这种类型的散射主要依赖于光波长。例如，在地球的天空中，蓝色比其他颜色散射得更多，因此白天天空呈现蓝色。但在日落时，由于光线需要在大气中传播得更远，因此天空呈现红色。经过长距离传播，所有蓝色光都比其他颜色先散射开来，因而导致日落时天空中充满黄色、橙色、红色，五彩缤纷
瑞利散射范围：控制瑞利散射范围，重新定向高频蓝色光回到人视野的范围多少（控制瑞利散射吸收光的强度）
瑞利散射颜色：可以控制瑞利散射呈现出来的颜色部分
瑞利指数分布： 基于Z轴的梯度变化，值越小，天顶的光线遇到大气散射的质量越低，定义瑞利散射效应因密度降低而降低到40%时所处的高度，单位为千米（控制瑞利散射在Z轴上的厚度，即强度相同时，该值越低，Z轴的厚度就越低）
功能4.米氏散射（天空中大分子颗粒的参数）
光与大气中悬浮的灰尘、花粉、空气污染物等更大粒子的相互作用会产生 Mie散射。这些粒子称为悬浮微粒，可能是自然产生的，也可能是人为活动造成的。符合Mie散射理论的入射光通常会吸收光，从而导致天空的清晰度因遮光而变得模糊。光通常也会更加向前散射，从而在光源周围产生明亮的光晕，例如空中日轮周围的光晕。
米氏散射范围：控制米氏散射的多少（即大气中大分子颗粒的密度，表现为值越低，天空越清澈，值越高，天空越堵塞）
米氏散射颜色：控制米氏散射的颜色
米氏散射吸收范围：（即空气中大分子颗粒对于光线的吸收程度的大小，值越小，颗粒的吸光能力越小，光线能够更好传播，值越大，颗粒的吸光能力越强。大致表现为值越小，场景中的直射光感越强，天空亮度越高，值越大，场景中直射光感越弱，天空越暗，远景越黑，雾霾感越重
米氏散射吸收：
米氏散射各项异性：（即直射光周边的大分子颗粒对于光线定向散射的程度，值越小，光线则会在大气中越均匀的分散，值越高，则光线被定向散射的程度越高，具体表现为值小，直射光的光晕越会均匀的分散在天空中，值越大，直射光的光的光晕会越小，但周围的亮度越高）
功能5.大气吸收
利用 吸收比例（Absorption Scale） 和 吸收（Absorption） 取色器属性控制吸收量和吸收颜色。
指数级高度雾运用
引入：现实中的雾气有：辐射雾、平流雾、蒸发雾、上坡雾、锋面雾、城市雾等共同产生效果构成了现实世界中的雾气效果。引擎中指数级高度雾是引擎用来模拟雾气的一个功能。
雾气和场景深度的关系
雾随着深度增大越来越浓, 雨雪随着深度增大越来越小.
高度雾基于时段的变化
现实：①雾气季节性和日变化明显，多出现于秋冬季，一般夜间至凌晨生成，日出前后最浓，日出后1-2小时随气温升高逐渐消散；②近地面空气层中的水气，容易在后半夜到早晨达到饱和而凝结成小水滴，并且浮在近地层的空气中，从而形成雾。
结论：现实中雾气多出现于清晨，白天逐渐变弱，白天雾气越来越弱。晚上是形成雾气的时间，夜间雾气浓度越来越浓
可以通过雾密度来控制
游戏中，例如起源也基本遵顼了这个原理，但是在日落或白天也会进行一定的艺术化处理。
高度雾基于海拔的变化
现实中，雾的形成条件有：
（1）充足的水汽：①水汽输送（向岸风），②本地蒸发（蒸腾）（考虑气温、水域、植被等）。
（2）冷却：①上升冷却；②水平冷却；③辐射冷却
（3）有凝结核
可以得出结论：雾行成主要是蒸发，冷却上升。所以在地图上较低位置处密度较大，而在较高位置处密度较小，其过渡平滑，随着海拔升高，也不会出现明显切换。
在引擎中，可以通过：雾高度衰减来模拟该变化 |
