概述
该Shader就是一个带有法线（世界空间计算-效果更准确）的基于Phong光照模型（去掉高光反射）的支持多光源和阴影的Shader；
ShaderLab实现
// 世界空间下计算法线纹理贴图
Shader "Study/StandardDiffuse"
{
Properties
{
_MainColor("MainColor", Color) = (1, 1, 1, 1)
// 主纹理
_MainTex("MainTex", 2D) = ""{}
// 凹凸纹理
_BumpMap("BumpMap", 2D) = ""{}
// 凹凸程度
_BumpScale("BumpScale", Range(0, 1)) = 1
}
SubShader
{
Tags
{
"RenderType" = "Opaque"
// 不透明物体通常使用几何队列
"Queue" = "Geometry"
}
Pass
{
Tags
{
"LightMode"="ForwardBase"
}
CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
#pragma multi_compile_fwdbase
#include "UnityCG.cginc"
#include "Lighting.cginc"
#include "AutoLight.cginc"
struct v2f
{
float4 pos: SV_POSITION;
float4 uv : TEXCOORD0;
// 切线空间到世界空间的变换矩阵的三行
// 多出来的w分量存储顶点在世界空间中的坐标
float4 TtoW0 : TEXCOORD1;
float4 TtoW1 : TEXCOORD2;
float4 TtoW2 : TEXCOORD3;
SHADOW_COORDS(4)
};
float4 _MainColor;
sampler2D _MainTex;
float4 _MainTex_ST;
sampler2D _BumpMap;
float4 _BumpMap_ST;
float _BumpScale;
v2f vert(appdata_full v)
{
v2f o;
o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
// 计算纹理的缩放偏移
o.uv.xy = v.texcoord.xy * _MainTex_ST.xy + _MainTex_ST.zw;
o.uv.zw = v.texcoord.xy * _BumpMap_ST.xy + _BumpMap_ST.zw;
float3 wPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex);
// 把模型空间法线转换到世界空间
float3 wNormal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal);
// 把模型空间切线转换到世界空间
float3 wTangent = UnityObjectToWorldDir(v.tangent);
// 计算副切线 = 切线与法线叉乘
float3 wBinormal = cross(normalize(wTangent), normalize(wNormal)) * v.tangent.w;
// 转换矩阵
o.TtoW0 = float4(wTangent.x, wBinormal.x, wNormal.x, wPos.x);
o.TtoW1 = float4(wTangent.y, wBinormal.y, wNormal.y, wPos.y);
o.TtoW2 = float4(wTangent.z, wBinormal.z, wNormal.z, wPos.z);
TRANSFER_SHADOW(o)
return o;
}
fixed4 frag(v2f i) : SV_Target
{
// 世界空间下光的方向
fixed3 lightDir = normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz);
float3 wPos = float3(i.TtoW0.w, i.TtoW1.w, i.TtoW2.w);
// 世界空间下视角方向
fixed3 viewDir = normalize(UnityWorldSpaceViewDir(wPos));
// 通过纹理采样函数取出法线纹理贴图中的数据
float4 packedNormal = tex2D(_BumpMap, i.uv.zw);
// 将取出来的法线数据进行逆运算并进行解压缩运算 最终得到切线空间下的法线数据
float3 tangentNormal = UnpackNormal(packedNormal);
tangentNormal *= _BumpScale;
tangentNormal.z = sqrt(1.0 - saturate(dot(tangentNormal.xy, tangentNormal.xy)));
float3 wNormal = float3(dot(i.TtoW0.xyz, tangentNormal), dot(i.TtoW1.xyz, tangentNormal),
dot(i.TtoW2.xyz, tangentNormal));
// 漫反射材质颜色与纹理颜色叠加
fixed3 albedo = tex2D(_MainTex, i.uv).rgb * _MainColor.rgb;
// 计算兰伯特光照模型颜色
fixed3 lambertColor = _LightColor0.rgb * albedo * max(0, dot(wNormal, normalize(lightDir)));
UNITY_LIGHT_ATTENUATION(atten, i, wPos);
fixed3 color = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.rgb * albedo + lambertColor * atten;
return fixed4(color.rgb, 1);
}
ENDCG
}
// 附加渲染通道
Pass
{
Tags
{
"LightMode"="ForwardAdd"
}
Blend One One
CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
#pragma multi_compile_fwdadd
#include "UnityCG.cginc"
#include "Lighting.cginc"
#include "AutoLight.cginc"
struct v2f
{
float4 pos: SV_POSITION;
float4 uv : TEXCOORD0;
// 切线空间到世界空间的变换矩阵的三行
// 多出来的w分量存储顶点在世界空间中的坐标
float4 TtoW0 : TEXCOORD1;
float4 TtoW1 : TEXCOORD2;
float4 TtoW2 : TEXCOORD3;
SHADOW_COORDS(4)
};
float4 _MainColor;
sampler2D _MainTex;
float4 _MainTex_ST;
sampler2D _BumpMap;
float4 _BumpMap_ST;
float _BumpScale;
v2f vert(appdata_full v)
{
v2f o;
o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
// 计算纹理的缩放偏移
o.uv.xy = v.texcoord.xy * _MainTex_ST.xy + _MainTex_ST.zw;
o.uv.zw = v.texcoord.xy * _BumpMap_ST.xy + _BumpMap_ST.zw;
float3 wPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex);
// 把模型空间法线转换到世界空间
float3 wNormal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal);
// 把模型空间切线转换到世界空间
float3 wTangent = UnityObjectToWorldDir(v.tangent);
// 计算副切线 = 切线与法线叉乘
float3 wBinormal = cross(normalize(wTangent), normalize(wNormal)) * v.tangent.w;
// 转换矩阵
o.TtoW0 = float4(wTangent.x, wBinormal.x, wNormal.x, wPos.x);
o.TtoW1 = float4(wTangent.y, wBinormal.y, wNormal.y, wPos.y);
o.TtoW2 = float4(wTangent.z, wBinormal.z, wNormal.z, wPos.z);
TRANSFER_SHADOW(o)
return o;
}
fixed4 frag(v2f i) : SV_Target
{
// 世界空间下光的方向
fixed3 lightDir = normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz);
float3 wPos = float3(i.TtoW0.w, i.TtoW1.w, i.TtoW2.w);
// 世界空间下视角方向
fixed3 viewDir = normalize(UnityWorldSpaceViewDir(wPos));
// 通过纹理采样函数取出法线纹理贴图中的数据
float4 packedNormal = tex2D(_BumpMap, i.uv.zw);
// 将取出来的法线数据进行逆运算并进行解压缩运算 最终得到切线空间下的法线数据
float3 tangentNormal = UnpackNormal(packedNormal);
tangentNormal *= _BumpScale;
tangentNormal.z = sqrt(1.0 - saturate(dot(tangentNormal.xy, tangentNormal.xy)));
float3 wNormal = float3(dot(i.TtoW0.xyz, tangentNormal), dot(i.TtoW1.xyz, tangentNormal),
dot(i.TtoW2.xyz, tangentNormal));
// 漫反射材质颜色与纹理颜色叠加
fixed3 albedo = tex2D(_MainTex, i.uv).rgb * _MainColor.rgb;
// 计算兰伯特光照模型颜色
fixed3 lambertColor = _LightColor0.rgb * albedo * max(0, dot(wNormal, normalize(lightDir)));
UNITY_LIGHT_ATTENUATION(atten, i, wPos);
fixed3 color = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.rgb * albedo + lambertColor * atten;
return fixed4(color.rgb, 1);
}
ENDCG
}
}
FallBack "Diffuse"
}