shader入门精要3

在看shader入门精要。

第六章 Unity中的基础光照

半兰伯特模型(Half Lambert)

6.5 高光反射光照模型

逐顶点光照

逐像素光照

Blinn-Phong光照模型

使用Unity内置的函数

unity ShaderLab 基础之【UnityCG.cginc 库】命令详解

第七章 基础纹理

实践

Properties {
    _Color ("Color Tint", Color) = (1,1,1,1)
    _MainTex ("Main Tex", 2D) = "white" {}
    _Specular ("Specular", Color) = (1,1,1,1)
    _Gloss ("Gloss", Range(8.0,256)) = 20
}

//CG代码中声明
fixed4 _Color;
sampler2D _MainTex;
float4 _MainTex_ST; //这个是需要的
fixed4 _Specular;
float _Gloss;

_MainTex_ST中的ST是scale和translation，通过它得到缩放和平移值。

_MainTex_ST.xy存储缩放值

_MainTex_ST.zw存储偏移值

struct a2v {
    float4 vertex : POSITION;
    float3 normal : NORMAL;
    float4 texcoord : TEXCOORD0;
}
struct v2f {
    float4 pos : SV_POSITION;
    float3 worldNormal : TEXCOORD1;
    float2 uv : TEXCOORD2;
}

v2f vert(a2v v) {
    v2f o;
    o.pos = mul(UNITY_MATRIX_MVP, v.vertex);
    o.worldNormal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal);
    o.worldPos = mul(_Object2World, v.vertex).xyz;
    o.uv = v.texcoord.xy * _MainTex_ST.xy + _MainTex_St.zw;
    // or 
    //o.uv = TRANSFORM_TEX(v.texcoord, _MainTex);
    return o;
}

fixed4 frag(v2f i) : SV_Target {
    fixed3 worldNormal = normalize(i.worldNormal);
    fixed3 worldLightDir = normalize(UnityWorldSpaceLightDir(i.worldPos));
    
    fixed3 albedo = tex2D(_MainTex, i.uv).rgb * _Color.rgb; // 反射率；漫反射系数
    fixed3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz * albedo; // 环境光
    fixed3 diffuse = _LightColor0.rgb * albedo * max(0, dot(worldNormal, worldLightDir)); // 漫反射
    fixed3 viewDir = normalize(UnityWorldSpaceViewDir(i.worldPos));
    fixed3 halfDir = normalize(worldLightDir + viewDir);
    fixed3 specular = _LightColor0.rgb * _Specular.rgb * pow(max(0, dot(worldNormal, halfDir)), _Gloss);
    return fixed4(ambient + diffuse + specular, 1.0);
}

纹理的属性

Texture Type: Texture, Normal map, Cubemap

Wrap Mode: Repeat, Clamp。当纹理坐标超过[0,1]范围后如何平铺。

Filter Mode: 当纹理由于变换而产生拉伸时采用哪种滤波。Point,Biliner,Trilinear。

纹理缩小的过程比放大更加复杂一些。多级渐远纹理技术(minmapping)，提前用滤波处理来得到很多更小的图像，形成了一个图像金字塔，每一层都是对上一层图像降采样的结果。但会多占用33%的内存。纹理导入中，将纹理类型(Texture Type)选择成Advanced，再勾选Generate Mip Maps即可开启多级渐远纹理技术。

纹理的最大尺寸和纹理模式。

用了大量Truecolor类型纹理会增加内存。

凹凸映射bump mapping

不会真的改变模型的顶点位置，只是让模型看起来好像是凹凸的。

有2种实现方法：

高度纹理height mapping，使用高度图存储强度值，表示模型的表面高度。但是计算复杂。

法线纹理normal mapping。

将修改后的模型空间中的表面法线存储在一张纹理中，称为模型空间的法线纹理(object-space normal map)。实际制作中会用另一种坐标空间，切线空间(tangent space)来存储法线。

模型空间存储法线的优点：

• 实现简单，直观。

• 可见的突变缝隙较少。

切线空间优点更多：

• 自由度很高

• 可进行UV动画。

• 可重用法线纹理

• 可压缩

实践

我们需要在计算光照模型中统一各个方向矢量所在的坐标空间。

一种是在切线空间下进行光照计算，一种是在世界空间下进行光照计算。

计算前需要变换到统一的坐标系（空间）。还可以是模型空间。

在切线空间下进行光照计算

基本思路是：在片元着色器中通过纹理采样得到切线空间下的法线，然后再与切线空间下的视角方向、光照方向等进行计算，等到最终的光照结果。

 

要开始动手写了。