Unity Shader 正确阴影的溶解效果

RhinoFreak · 发表于 2021-3-31 17:53

Unity Shader系列文章：Unity Shader目录-初级篇

Unity Shader系列文章：Unity Shader目录-中级篇

效果：

溶解效果

所需贴图：

箱子贴图

法线贴图

噪声贴图

shader代码:
// 溶解效果 (附带正确阴影投射)Shader "Custom/Dissolve"{ Properties { _BurnAmount ("Burn Amount", Range(0, 1)) = 0 // 控制消融程度 _LineWidth ("Line Width", Range(0, 0.2)) = 0.1 // 消融时边缘的线宽 _MainTex ("Texture", 2D) = "white" { } _BumpMap ("Normal Map", 2D) = "bump" { }// 法线纹理 _BurnFirstColor ("Burn First Color", Color) = (1, 0, 0, 1) // 消融边缘第一种颜色 _BurnSecondColor ("Burn Second Color", Color) = (1, 0, 0, 1) // 消融边缘第二种颜色 _BurnMap ("Burn Map", 2D) = "white" { }// 噪声纹理 } SubShader { Tags { "RenderType" = "Opaque" "Queue" = "Geometry" } // Base Pass 计算平行光、环境光 Pass { Tags { "LightMode" = "ForwardBase" } // 关闭剔除，正面和背面都会渲染 (因为消融会导致裸露模型内部的构造) Cull Off CGPROGRAM #include "Lighting.cginc" #include "AutoLight.cginc" // 编译指令，保证在pass中得到Pass中得到正确的光照变量 #pragma multi_compile_fwdbase #pragma vertex vert #pragma fragment frag fixed _BurnAmount; fixed _LineWidth; sampler2D _MainTex; sampler2D _BumpMap; fixed4 _BurnFirstColor; fixed4 _BurnSecondColor; sampler2D _BurnMap; // 纹理的缩放和偏移系数 float4 _MainTex_ST; float4 _BumpMap_ST; float4 _BurnMap_ST; // 应用传递给定点着色器的数据 struct a2v { float4 vertex: POSITION; // 语义: 顶点坐标 float3 normal: NORMAL; // 语义: 法线 float4 tangent: TANGENT; // 语义: 切线 float4 texcoord: TEXCOORD0; // 语义: 纹理坐标 }; // 顶点着色器传递给片元着色器的数据 struct v2f { float4 pos: SV_POSITION; // 语义: 裁剪空间的顶点坐标 float2 uvMainTex: TEXCOORD0; float2 uvBumpMap: TEXCOORD1; float2 uvBurnMap: TEXCOORD2; float3 lightDir: TEXCOORD3; float3 worldPos: TEXCOORD4; SHADOW_COORDS(5) // 内置宏：声明一个用于对阴影纹理采样的坐标 (这个宏参数需要是下一个可用的插值寄存器的索引值，这里是5) }; // 顶点着色器 v2f vert(a2v v) { v2f o; // 将顶点坐标从模型空间变换到裁剪空间 // 等价于o.pos = mul(UNITY_MATRIX_MVP, v.vertex); o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex); // 计算纹理坐标 (缩放和平移) // 等价于o.uv = v.texcoord * _MainTex_ST.xy + _MainTex_ST.zw; o.uvMainTex = TRANSFORM_TEX(v.texcoord, _MainTex); o.uvBumpMap = TRANSFORM_TEX(v.texcoord, _BumpMap); o.uvBurnMap = TRANSFORM_TEX(v.texcoord, _BurnMap); // 内置宏：TANGENT_SPACE_ROTATION(切线空间到模型空间的变换矩阵)等价于: // 使用模型空间下的法线方向和切线方向叉积得到副切线方向 // float3 binormal = cross(normalize(v.normal), normalize(v.tangent.xyz)) * v.tangent.w; //定义 3x3 变换矩阵 rotation，分别将切线方向、副切线方向和法线方向按行摆放组成了这个矩阵。 // float3x3 rotation = float3x3(v.tangent.xyz, binormal, v.normal); TANGENT_SPACE_ROTATION; // 将光向量从模型空间变换到切线空间 o.lightDir = mul(rotation, ObjSpaceLightDir(v.vertex)).xyz; // 将观察向量从模型空间变换到切线空间 o.worldPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex).xyz; // 内置宏：用于计算声明的阴影纹理坐标 TRANSFER_SHADOW(o); return o; } // 片元着色器 fixed4 frag(v2f i): SV_TARGET { fixed3 burn = tex2D(_BurnMap, i.uvBurnMap).rgb; // burn.r - _BurnAmount < 0 则放弃此片元不绘制 clip(burn.r - _BurnAmount); fixed3 tangentLightDir = normalize(i.lightDir); // 若法线纹理Texture Type未设置成Normal map， // 要从像素映射回法线，即[0, 1]转化到[-1, 1] // tangentNormal.xy = (packedNormal.xy * 2 - 1) * _BumpScale; // 如果设置了Normal map类型，Unity会根据平台使用不同的压缩方法， // _BumpMap.rbg值不是对应的切线空间的xyz值了，要用Unity内置函数 fixed3 tangentNormal = UnpackNormal(tex2D(_BumpMap, i.uvBumpMap)); fixed3 albedo = tex2D(_MainTex, i.uvMainTex); // 获得环境光 fixed3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz * albedo; // 计算漫反射 // 兰伯特公式：Id = Ip * Kd * N * L // IP：入射光的光颜色； // Kd：漫反射颜色； // N：单位法向量； // L：单位光向量； fixed3 diffuse = _LightColor0.rgb * albedo * max(0, dot(tangentLightDir, tangentNormal)); // 使用了 smoothstep 函数来计算混合系数。当t值为1时，表明该像素位于消融的边界处； // 当t值为0时，表明该像素为正常的模型颜色，而中间的插值则表示需要模拟一个烧焦效果。 fixed t = 1 - smoothstep(0, _LineWidth, burn.r - _BurnAmount); fixed3 burnColor = lerp(_BurnFirstColor, _BurnSecondColor, t); // 为了让效果更接近烧焦的痕迹，还使用 pow 函数对结果进行处理 burnColor = pow(burnColor, 5); // 计算阴影值和光照衰减 UNITY_LIGHT_ATTENUATION(atten, i, i.worldPos); fixed3 finalColor = lerp(ambient + diffuse * atten, burnColor, t * step(0.0001, _BurnAmount)); return fixed4(finalColor, 1); } ENDCG } // 自定义用于投射阴影的 Pass (如果仍然使用普通的阴影 Pass，那么被剔除的区域仍然会向其他物体投射阴影，造成“穿帮”。) Pass { Tags { "LightMode" = "ShadowCaster" } CGPROGRAM #pragma vertex vert #pragma fragment frag #pragma multi_compile_shadowcaster #include "UnityCG.cginc" fixed _BurnAmount; sampler2D _BurnMap; float4 _BurnMap_ST; struct v2f { V2F_SHADOW_CASTER; float2 uvBurnMap: TEXCOORD1; }; v2f vert(appdata_base v) { v2f o; TRANSFER_SHADOW_CASTER_NORMALOFFSET(o); o.uvBurnMap = TRANSFORM_TEX(v.texcoord, _BurnMap); return o; } fixed4 frag(v2f i): SV_TARGET { // 已经消融的面片，不再投影 fixed3 burn = tex2D(_BurnMap, i.uvBurnMap).rgb; clip(burn.r - _BurnAmount); // Unity内置宏，把结果输出到深度图和阴影映射纹理中 SHADOW_CASTER_FRAGMENT(i) } ENDCG } } Fallback "Diffuse"}

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