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《Unity Shader 入门精要》从Bulit-in 到URP （HLSL）Chapter15.3-基于噪声纹理的全局雾效

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发表于 2024-7-15 18:02 | 显示全部楼层 |阅读模式
前言：
已经进入“高级篇”啦，但愿大师多多撑持，多多存眷，这将对我发生非常愉悦的正反馈~

“《Unity Shader 入门精要》从Bulit-in 到URP”是一个辅佐Unity Shader学习者以冯乐乐女神《Unity Shader 入门精要》为基础学习用HLSL语言编写URP着色器的案例教学系列。

作者自学能力有限，抛砖引玉，如有建议和问题请各位大佬和同仁交流斧正。
Bulit-in版：
  1. // Upgrade NOTE: replaced 'mul(UNITY_MATRIX_MVP,*)' with 'UnityObjectToClipPos(*)'
  3. Shader ”Unity Shaders Book/Chapter 15/Fog With Noise” {
  4.         Properties {
  5.                 _MainTex (”Base (RGB)”, 2D) = ”white” {}
  6.                 _FogDensity (”Fog Density”, Float) = 1.0
  7.                 _FogColor (”Fog Color”, Color) = (1, 1, 1, 1)
  8.                 _FogStart (”Fog Start”, Float) = 0.0
  9.                 _FogEnd (”Fog End”, Float) = 1.0
  10.                 _NoiseTex (”Noise Texture”, 2D) = ”white” {}
  11.                 _FogXSpeed (”Fog Horizontal Speed”, Float) = 0.1
  12.                 _FogYSpeed (”Fog Vertical Speed”, Float) = 0.1
  13.                 _NoiseAmount (”Noise Amount”, Float) = 1
  14.         }
  15.         SubShader {
  16.                 CGINCLUDE
  17.                
  18.                 #include ”UnityCG.cginc”
  19.                
  20.                 float4x4 _FrustumCornersRay;
  21.                
  22.                 sampler2D _MainTex;
  23.                 half4 _MainTex_TexelSize;
  24.                 sampler2D _CameraDepthTexture;
  25.                 half _FogDensity;
  26.                 fixed4 _FogColor;
  27.                 float _FogStart;
  28.                 float _FogEnd;
  29.                 sampler2D _NoiseTex;
  30.                 half _FogXSpeed;
  31.                 half _FogYSpeed;
  32.                 half _NoiseAmount;
  33.                
  34.                 struct v2f {
  35.                         float4 pos : SV_POSITION;
  36.                         float2 uv : TEXCOORD0;
  37.                         float2 uv_depth : TEXCOORD1;
  38.                         float4 interpolatedRay : TEXCOORD2;
  39.                 };
  40.                
  41.                 v2f vert(appdata_img v) {
  42.                         v2f o;
  43.                         o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
  44.                        
  45.                         o.uv = v.texcoord;
  46.                         o.uv_depth = v.texcoord;
  47.                        
  48.                         #if UNITY_UV_STARTS_AT_TOP
  49.                         if (_MainTex_TexelSize.y < 0)
  50.                                 o.uv_depth.y = 1 - o.uv_depth.y;
  51.                         #endif
  52.                        
  53.                         int index = 0;
  54.                         if (v.texcoord.x < 0.5 && v.texcoord.y < 0.5) {
  55.                                 index = 0;
  56.                         } else if (v.texcoord.x > 0.5 && v.texcoord.y < 0.5) {
  57.                                 index = 1;
  58.                         } else if (v.texcoord.x > 0.5 && v.texcoord.y > 0.5) {
  59.                                 index = 2;
  60.                         } else {
  61.                                 index = 3;
  62.                         }
  63.                         #if UNITY_UV_STARTS_AT_TOP
  64.                         if (_MainTex_TexelSize.y < 0)
  65.                                 index = 3 - index;
  66.                         #endif
  67.                        
  68.                         o.interpolatedRay = _FrustumCornersRay[index];
  69.                                           
  70.                         return o;
  71.                 }
  72.                
  73.                 fixed4 frag(v2f i) : SV_Target {
  74.                         float linearDepth = LinearEyeDepth(SAMPLE_DEPTH_TEXTURE(_CameraDepthTexture, i.uv_depth));
  75.                         float3 worldPos = _WorldSpaceCameraPos + linearDepth * i.interpolatedRay.xyz;
  76.                        
  77.                         float2 speed = _Time.y * float2(_FogXSpeed, _FogYSpeed);
  78.                         float noise = (tex2D(_NoiseTex, i.uv + speed).r - 0.5) * _NoiseAmount;
  79.                                        
  80.                         float fogDensity = (_FogEnd - worldPos.y) / (_FogEnd - _FogStart);
  81.                         fogDensity = saturate(fogDensity * _FogDensity * (1 + noise));
  82.                        
  83.                         fixed4 finalColor = tex2D(_MainTex, i.uv);
  84.                         finalColor.rgb = lerp(finalColor.rgb, _FogColor.rgb, fogDensity);
  85.                        
  86.                         return finalColor;
  87.                 }
  88.                
  89.                 ENDCG
  90.                
  91.                 Pass {                 
  92.                         CGPROGRAM  
  93.                        
  94.                         #pragma vertex vert  
  95.                         #pragma fragment frag  
  96.                           
  97.                         ENDCG
  98.                 }
  99.         }
  100.         FallBack Off
  101. }
复制代码
URP版：

Unity项目源码：
  1. Shader ”Unlit/Chapter15-FogWithNoise”
  2. {
  3.     Properties {
  4.                 _MainTex (”Base (RGB)”, 2D) = ”white” {}
  5.                 _FogDensity (”Fog Density”, Float) = 1.0
  6.                 _FogColor (”Fog Color”, Color) = (1, 1, 1, 1)
  7.                 _FogStart (”Fog Start”, Float) = 0.0
  8.                 _FogEnd (”Fog End”, Float) = 1.0
  9.                 _NoiseTex (”Noise Texture”, 2D) = ”white” {}
  10.                 _FogXSpeed (”Fog Horizontal Speed”, Float) = 0.1
  11.                 _FogYSpeed (”Fog Vertical Speed”, Float) = 0.1
  12.                 _NoiseAmount (”Noise Amount”, Float) = 1
  13.         }
  14.     SubShader {
  15.         Tags {”RenderPipeline” = ”UniversalPipeline”}
  16.                 HLSLINCLUDE
  17.                
  18.                 #include ”Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Core.hlsl”
  19.                 #include ”Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Lighting.hlsl”
  21.         CBUFFER_START(UnityPerMaterial)
  22.             half4 _MainTex_TexelSize;
  23.             half _FogDensity;
  24.             half4 _FogColor;
  25.             float _FogStart;
  26.             float _FogEnd;
  27.             half _FogXSpeed;
  28.             half _FogYSpeed;
  29.             half _NoiseAmount;
  30.             float4x4 _FrustumCornersRay;
  31.         CBUFFER_END
  32.                        
  33.                         TEXTURE2D(_MainTex);                           SAMPLER(sampler_MainTex);
  34.             TEXTURE2D(_CameraDepthTexture);                SAMPLER(sampler_CameraDepthTexture);
  35.             TEXTURE2D(_NoiseTex);                          SAMPLER(sampler_NoiseTex);
  36.                
  37.         struct appdata{
  38.             float4 vertex : POSITION;
  39.             float2 texcoord : TEXCOORD0;
  40.         };
  42.                 struct v2f {
  43.                         float4 pos : SV_POSITION;
  44.                         float2 uv : TEXCOORD0;
  45.                         float2 uv_depth : TEXCOORD1;
  46.                         float4 interpolatedRay : TEXCOORD2;
  47.                 };
  48.                
  49.                 v2f vert(appdata v) {
  50.                         v2f o;
  51.                         o.pos = TransformObjectToHClip(v.vertex);
  52.                        
  53.                         o.uv = v.texcoord;
  54.                         o.uv_depth = v.texcoord;
  55.                        
  56.                         #if UNITY_UV_STARTS_AT_TOP
  57.                         if (_MainTex_TexelSize.y < 0)
  58.                                 o.uv_depth.y = 1 - o.uv_depth.y;
  59.                         #endif
  60.                        
  61.                         int index = 0;
  62.                         if (v.texcoord.x < 0.5 && v.texcoord.y < 0.5) {
  63.                                 index = 0;
  64.                         } else if (v.texcoord.x > 0.5 && v.texcoord.y < 0.5) {
  65.                                 index = 1;
  66.                         } else if (v.texcoord.x > 0.5 && v.texcoord.y > 0.5) {
  67.                                 index = 2;
  68.                         } else {
  69.                                 index = 3;
  70.                         }
  71.                         #if UNITY_UV_STARTS_AT_TOP
  72.                         if (_MainTex_TexelSize.y < 0)
  73.                                 index = 3 - index;
  74.                         #endif
  75.                        
  76.                         o.interpolatedRay = _FrustumCornersRay[index];
  77.                                           
  78.                         return o;
  79.                 }
  80.                
  81.                 half4 frag(v2f i) : SV_Target {
  82.                         float linearDepth = LinearEyeDepth(SAMPLE_DEPTH_TEXTURE(_CameraDepthTexture, sampler_CameraDepthTexture, i.uv_depth), _ZBufferParams);
  83.                         float3 worldPos = _WorldSpaceCameraPos + linearDepth * i.interpolatedRay.xyz;
  84.                        
  85.                         float2 speed = _Time.y * float2(_FogXSpeed, _FogYSpeed);
  86.                         float noise = (SAMPLE_TEXTURE2D(_NoiseTex, sampler_NoiseTex, i.uv + speed).r - 0.5) * _NoiseAmount;
  87.                                        
  88.                         float fogDensity = (_FogEnd - worldPos.y) / (_FogEnd - _FogStart);
  89.                         fogDensity = saturate(fogDensity * _FogDensity * (1 + noise));
  90.                        
  91.                         half4 finalColor = SAMPLE_TEXTURE2D(_MainTex, sampler_MainTex, i.uv);
  92.                         finalColor.rgb = lerp(finalColor.rgb, _FogColor.rgb, fogDensity);
  93.                        
  94.                         return finalColor;
  95.                 }
  96.                
  97.                 ENDHLSL
  98.                
  99.                 Pass {                 
  100.                         HLSLPROGRAM  
  101.                        
  102.                         #pragma vertex vert  
  103.                         #pragma fragment frag  
  104.                           
  105.                         ENDHLSL
  106.                 }
  107.         }
  108.         FallBack ”Packages/com.unity.render-pipelines.universal/FallbackError”
  109. }
复制代码
效果图：



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