Shader学习18——水

水有非常多种实现方案，大多数都是通过普通shader的基础上移动法线的uv实现，本想调得更好看点，貌似目前的能力有限，越调越丑了，本文还是以学习目的为主，如果需要商用的话可以下这个免费插件《Ultimate 10 Plus Shaders》里的水效果还不错。
暂时效果如下：

Mar-08-2021 10-28-01.gif

代码如下：

Shader "Unlit/水"
{
    Properties{

        _Specular("Specular", Color) = (1,1,1,1) //镜面反射
        _Gloss("Gloss",Range(8.0,256)) = 20  //高光强度

        _Color ("Color", Color) = (0.0,0.25,0.35,0.0)

        _Normal1 ("Normal Map (1)", 2D) = "white" {}
        _NormalStrength1 ("Normal Strength (1)", Range(0, 10)) = 0.17
        _FlowDirection1("Flow Direction (1)", float) = (0.05, 0, 0, 1)

        _Normal2 ("Normal Map (2)", 2D) = "white" {}
        _NormalStrength2 ("Normal Strength (2)", Range(0, 2)) = 0.8
        _FlowDirection2("Flow Direction (2)", float) = (0, 0.05, 0, 1)

        _Speed("Speed",Range(0.1,2.0)) = 1  //速度

    }
    SubShader{
        Pass {
            Tags { "RenderType"="Transparent" "Queue"="Transparent" }
            LOD 100
            Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha
            ZWrite On
            CGPROGRAM

            // 包含unity的内置的文件，才可以使用Unity内置的一些变量
            #include "Lighting.cginc" // 取得第一个直射光的颜色_LightColor0 第一个直射光的位置_WorldSpaceLightPos0（即方向）
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag
            
            fixed4 _Color;

            sampler2D _Normal1;
            float4 _Normal1_ST;
            half _NormalStrength1;
            half2 _FlowDirection1;

            sampler2D _Normal2;
            float4 _Normal2_ST;
            half _NormalStrength2;
            half2 _FlowDirection2;

            fixed4 _Specular;
            float _Gloss;
            float _Speed;
            struct a2v
            {
                float4 vertex : POSITION;    // 告诉Unity把模型空间下的顶点坐标填充给vertex属性
                float3 normal : NORMAL;        // 不再使用模型自带的法线。保留该变量是因为切线空间是通过（模型里的）法线和（模型里的）切线确定的。
                float4 tangent : TANGENT;    // tangent.w用来确定切线空间中坐标轴的方向的。
                float4 texcoord : TEXCOORD0; 
            };

            struct v2f
            {
                float4 uv : TEXCOORD0; // xy存储MainTex的纹理坐标，zw存储NormalMap的纹理坐标
                float4 vertex : SV_POSITION; // 声明用来存储顶点在裁剪空间下的坐标
                float3 normal : NORMAL;  
                float3 lightDir : TEXCOORD1;   // 切线空间下，平行光的方向
                float3 viewDir : TEXCOORD2;
                float2 uv_Normal1:TEXCOORD3;
                float2 uv_Normal2:TEXCOORD4;
            };

            // 计算顶点坐标从模型坐标系转换到裁剪面坐标系
            v2f vert(a2v v)
            {
                v2f o;
                //顶点坐标转换
                // 该步骤用来把一个坐标从模型空间转换到剪裁空间
                o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex); 

                //获取法线（把法线方向从模型空间转换到世界空间）。
                o.normal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal);

                //法线贴图的纹理坐标
                o.uv_Normal1=v.texcoord.xy * _Normal1_ST.xy + _Normal1_ST.zw; 
                o.uv_Normal2=v.texcoord.xy * _Normal2_ST.xy + _Normal2_ST.zw; 

                //调用这个宏会得到一个矩阵rotation，该矩阵用来把模型空间下的方向转换为切线空间下
                TANGENT_SPACE_ROTATION; 

                //切线空间下，平行光的方向
                o.lightDir = mul(rotation, ObjSpaceLightDir(v.vertex)); 

                //顶点坐标转世界坐标
                float3 worldPos = UnityObjectToWorldDir(v.vertex).xyz;
                //世界空间中从该点到摄像机的观察方向
                o.viewDir = normalize(UnityWorldSpaceViewDir(worldPos));
                return o;
            }

            // 要把所有跟法线方向有关的运算，都放到切线空间下。因为从法线贴图中取得的法线方向是在切线空间下的。
            fixed4 frag(v2f i) : SV_Target 
            {

                /**************************法线贴图处理******************************/
                i.uv_Normal1 += _Time.y*_Speed * _FlowDirection1;
                i.uv_Normal2 += _Time.y*_Speed * _FlowDirection2;

                fixed4 pixel = (tex2D (_Normal1, i.uv_Normal1)* _NormalStrength1 + tex2D(_Normal2, i.uv_Normal2) * _NormalStrength2 );

                fixed3 tangentNormal=UnpackNormal(pixel);
                tangentNormal = normalize(tangentNormal);

                //切线空间下的光照方向归一化
                fixed3 lightDir = normalize(i.lightDir);
                
                //兰伯特
                fixed3 diffuse = _LightColor0.rgb * _Color.rgb *saturate(dot(tangentNormal, lightDir)) ; // 颜色融合用乘法
                /********************************************************/

                /**************************镜面反射处理******************************/
                //获取归一化的法线
                fixed3 worldNormal = normalize(i.normal);
                //获取环境光的方向
                fixed3 worldLight = normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz);
                //获取视线方向与环境光叠加
                fixed3 halfDir = normalize(worldLight + i.viewDir);
                //计算BlinnPhong高光反射
                fixed3 specular = _LightColor0.rgb * _Specular.rgb * pow(saturate(dot(worldNormal, halfDir)), _Gloss);
                /********************************************************/

                /**************************灯光照明******************************/
                //获取场景光
                fixed3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz;
                /********************************************************/
                
                //最终颜色叠加
                fixed3 color = diffuse + ambient + specular;

                return fixed4(color, _Color.a); 
            }

            ENDCG
        }
        
    }
    FallBack "Diffuse"
}

用到的贴图：

noise2.png
rock.png

参数大概调成这样：

image.png