之前的预备知识能让我们掌握shader的基本用法，并且写出一些简单的shader。这次我们通过积雪效果来更进一步的了解shader是如何结合数学，实现效果。
另外注意，关注有强烈光照需求的shader才使用surface shader，否则使用VF shader就可。
Shader "Custom/SnowEffect" { //定义shader的路径
Properties{
_MainTex("Albedo (RGB)", 2D) = "white" {} //要使用的纹理
//定义了默认值为“bump”的2D类型的纹理_Bump，初始值为空。
_Bump("Bump",2D) = "bump"{}
_Snow("Snow Level",Range(0,1)) = 0
_SnowColor("Snow Color",Color) = (1,1,1,1)
_SnowDirection("Snow Direction",Vector) = (0,1,0) //默认水平方向，值为1，而不是-1
_SnowDepth("Snow Depth",Range(0,0.3)) = 0.1 //积雪厚度
}
SubShader{
//在脚本中可以通过判断rendertype来做一些处理，比如shader替换、shader关闭
//参考： https://blog.csdn.net/nnsword/article/details/17840439 类型
// https://blog.csdn.net/zmafly/article/details/51141011 作用
// http://lib.csdn.net/article/unity3d/44793 解析
Tags { "RenderType" = "Opaque" }
CGPROGRAM //shader的正文
//声明surface shader 函数名，光照类型，使用的顶点函数（自定顶点函数名为vert）
#pragma surface surf Lambert vertex:vert
//添加对PROPERTIES的引用
sampler2D _MainTex;
sampler2D _Bump;
float _Snow;
float4 _SnowColor;
float4 _SnowDirection;
float _SnowDepth;
struct Input {
float2 uv_MainTex;
//添加一个变量float2 uv_Bump来获得_Bump纹理的uv坐标。
float2 uv_Bump;
//获取世界坐标下的法向值
float3 worldNormal;
INTERNAL_DATA
};
void surf(Input IN, inout SurfaceOutput o) {
//tex2D对纹理进行采样
half4 c = tex2D(_MainTex, IN.uv_MainTex);
o.Albedo = c.rgb;
o.Alpha = c.a;
//tex2D根据输入参数的类型，获取对应含义的值，此处从_Bump纹理中提取法向信息
//UnpackNormal函数的作用就是将tex2D函数获取到的fixed4类型值转换成fixed3类型的值
o.Normal = UnpackNormal(tex2D(_Bump, IN.uv_Bump));
//得到世界坐标系下的真正法向量（而非凹凸贴图产生的法向量，要做一个凹凸贴图法向值到世界坐标系法向值的转化）和雪落
//下相反方向的点乘结果，即两者余弦值，并和_Snow（积雪程度）比较
if (dot(WorldNormalVector(IN, o.Normal), _SnowDirection.xyz) > lerp(1, -1, _Snow))
{
/*
我们知道，余弦值是-1和1之间的一个数，越接近于1，说明该点法向与雪落下相反方向越一致，当为-1时，说明两者方向相反。
此处我们可以看出_Snow参数只是一个插值项，当上述夹角余弦值大于
lerp(1,-1,_Snow)=1-2*_Snow时，即表示此处积雪覆盖，所以此值越大
多讲一点，lerp的第三个参数是一个（0，1）之间的比例因子，代表所处前两个参数范围的位置
注意为了符合正常的自然现象，我们_Snow一般只取0~0.5，因为大于0.5时，插值的结果将小于0，会造成雪好像穿过了岩石，落到了岩石的后面。这个道理和光照的道理一样，物体背面是见不到阳光的。
*/
//积雪程度程度越大。此时给覆盖积雪的区域填充雪的颜色
o.Albedo = _SnowColor.rgb;
}
else //否则表示未覆盖
{
o.Albedo = c.rgb;
}
o.Alpha = 1;
}
//自定义顶点函数
/*
参数appdata_full v，参数的类型为appdata_full（Unity内置类型），该类型包含了纹理坐标，法向量，顶点位置，以及切线信息
*/
void vert(inout appdata_full v)
{
//将_SnowDirection从世界坐标系转换到模型的局部坐标系下
/*
将_SnowDirection乘以Unity内置矩阵 – UNITY_MATRIX_IT_MV
（IT表示Inverse Transpose逆转置矩阵，MV表示 ModelView矩阵，该矩阵表示是ModelView的逆转置矩阵）。
现在我们得到了该顶点的法向量。
_Snow*2/3，这表示只有那些更接近雪落下方向的区域才会增加雪的厚度，更符合自然现象。
而这些通过测试的区域，沿着(sn.xyz+v.normal)方向进行加厚，也就是将其顶点沿此方向伸展一定距离。
注意到增厚的程度取决于_SnowDepth和_Snow，而增厚的方向是由物体法向和雪落的方向综合作用的，这也符合自然现象。
*/
float4 sn = mul(UNITY_MATRIX_IT_MV, _SnowDirection);
if (dot(v.normal, sn.xyz) >= lerp(1, -1, (_Snow * 2) / 3))
v.vertex.xyz += (sn.xyz + v.normal) * _SnowDepth * _Snow;
}
ENDCG
}
FallBack "Diffuse" //shader失败时回滚
}
调节箭头所指落雪方向可以改变落雪效果
网友评论