百度到的法线贴图代码都很乱啊，这里整理一下，实现其实就是读取法线贴图的zw值修改uv顶点的法线方向，从而达到欺骗人眼，实现凹凸不平的效果。实际上并没有修改UV顶点position，所以从侧面看的话，是无法看出凹凸效果的。
兰伯特法线贴图效果如下：
image.png
image.png
兰伯特法线代码如下：
Shader "Unlit/法线贴图兰伯特"
{
Properties{
_MainTex("Main Tex", 2D) = "white"{} // 纹理贴图
_Color("Color", Color) = (1,1,1,1) // 控制纹理贴图的颜色
_NormalMap("Normal Map", 2D) = "bump"{} // 表示当该位置没有指定任何法线贴图时，就使用模型顶点自带的法线
_BumpScale("Bump Scale", Float) = 1 // 法线贴图的凹凸参数。为0表示使用模型原来的发现，为1表示使用法线贴图中的值。大于1则凹凸程度更大。
}
SubShader{
Pass {
// 只有定义了正确的LightMode才能得到一些Unity的内置光照变量
Tags { "RenderType"="Opaque" "LightMode"="ForwardBase"}
LOD 200
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 _MainTex;
float4 _MainTex_ST; // 命名是固定的贴图名+后缀"_ST"，4个值前两个xy表示缩放，后两个zw表示偏移
sampler2D _NormalMap;
float4 _NormalMap_ST; // 命名是固定的贴图名+后缀"_ST"，4个值前两个xy表示缩放，后两个zw表示偏移
float _BumpScale;
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
};
// 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);
// //贴图的纹理坐标
// o.uv.xy = v.texcoord.xy * _MainTex_ST.xy + _MainTex_ST.zw;
// //法线贴图的纹理坐标
// o.uv.zw = v.texcoord.xy * _NormalMap_ST.xy + _NormalMap_ST.zw;
//TRANSFORM_TEX就是将模型顶点的uv和Tiling、Offset两个变量进行运算，计算出实际显示用的顶点uv
//与上面注释的部分等价
o.uv.xy = TRANSFORM_TEX(v.texcoord, _MainTex);
o.uv.zw = TRANSFORM_TEX(v.texcoord, _NormalMap);
// float3 binormal = cross(v.normal, v.tangent) * v.tangent.w;
// float3x3 rotation = float3x3(v.tangent.xyz, binormal, v.normal); //本地到切空间
//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，与上面两行注释代码等价
TANGENT_SPACE_ROTATION;
// // unity_ObjectToWorld是一个矩阵。这里是指从模型坐标到世界坐标的变换矩阵。
// // _WorldSpaceLightPos0 表示：世界坐标中光源的位置或方向向量。
// // 如果 _WorldSpaceLightPos0.w为0，表示该光源为平行光。
// // _WorldSpaceLightPos0.w为1。则表示光源为点光源或聚光灯。
// // 这里把光照的世界方向转换成模型方向
// o.lightDir = mul(unity_WorldToObject, _WorldSpaceLightPos0).xyz;
// o.lightDir = mul(rotation, o.lightDir);
//切线空间下，平行光的方向，与上面两行注释代码等价
//rotation为TANGENT_SPACE_ROTATION获得的从世界坐标到切线空间的矩阵
o.lightDir = mul(rotation, ObjSpaceLightDir(v.vertex));
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******************************/
//法线方向。从法线贴图中获取。法线贴图的颜色值 --> 法线方向
fixed4 normalColor = tex2D(_NormalMap, i.uv.zw); // 在法线贴图中的颜色值
fixed3 tangentNormal = UnpackNormal(normalColor); // 使用Unity内置的方法，从颜色值得到法线在切线空间的方向
tangentNormal.xy = tangentNormal.xy * _BumpScale; // 控制凹凸程度
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
/********************************************************/
/**************************灯光照明******************************/
//获取场景光
fixed3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz;
/********************************************************/
/**************************贴图颜色******************************/
//纹理坐标对应的纹理图片上的点的颜色
fixed3 texColor = tex2D(_MainTex, i.uv) ;
/********************************************************/
//最终颜色叠加
fixed3 color = diffuse + ambient;
return fixed4(color*texColor, 1); //色彩叠加后与贴图颜色相乘
}
ENDCG
}
}
FallBack "Diffuse"
}
Blinn-Phong法线贴图如下，基本修改很少，把specular的算法拿过来一加就是了。
image.png
代码如下：
Shader "Unlit/法线贴图Blinn-Phong"
{
Properties{
_MainTex("Main Tex", 2D) = "white"{} // 纹理贴图
_Color("Color", Color) = (1,1,1,1) // 控制纹理贴图的颜色
_Specular("Specular", Color) = (1,1,1,1) //镜面反射
_Gloss("Gloss",Range(8.0,256)) = 20 //高光强度
_NormalMap("Normal Map", 2D) = "bump"{} // 表示当该位置没有指定任何法线贴图时，就使用模型顶点自带的法线
_BumpScale("Bump Scale", Float) = 1 // 法线贴图的凹凸参数。为0表示使用模型原来的发现，为1表示使用法线贴图中的值。大于1则凹凸程度更大。
}
SubShader{
Pass {
// 只有定义了正确的LightMode才能得到一些Unity的内置光照变量
Tags { "RenderType"="Opaque" "LightMode"="ForwardBase"}
LOD 100
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 _MainTex;
float4 _MainTex_ST; // 命名是固定的贴图名+后缀"_ST"，4个值前两个xy表示缩放，后两个zw表示偏移
sampler2D _NormalMap;
float4 _NormalMap_ST; // 命名是固定的贴图名+后缀"_ST"，4个值前两个xy表示缩放，后两个zw表示偏移
float _BumpScale;
fixed4 _Specular;
float _Gloss;
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;
};
// 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);
//贴图的纹理坐标
o.uv.xy = v.texcoord.xy * _MainTex_ST.xy + _MainTex_ST.zw;
//法线贴图的纹理坐标
o.uv.zw = v.texcoord.xy * _NormalMap_ST.xy + _NormalMap_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******************************/
//法线方向。从法线贴图中获取。法线贴图的颜色值 --> 法线方向
fixed4 normalColor = tex2D(_NormalMap, i.uv.zw); // 在法线贴图中的颜色值
fixed3 tangentNormal = UnpackNormal(normalColor); // 使用Unity内置的方法，从颜色值得到法线在切线空间的方向
tangentNormal.xy = tangentNormal.xy * _BumpScale; // 控制凹凸程度
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;
/********************************************************/
/**************************贴图颜色******************************/
//纹理坐标对应的纹理图片上的点的颜色
fixed3 texColor = tex2D(_MainTex, i.uv) ;
/********************************************************/
//最终颜色叠加
fixed3 color = diffuse + ambient + specular;
return fixed4(color*texColor, 1); //色彩叠加后与贴图颜色相乘
}
ENDCG
}
}
FallBack "Diffuse"
}
参考测试素材：
bricks2.jpg
bricks2_normal.jpg
网友评论