Unity3D游戏开发（九）：Shader案例分享

发表于2017-09-13

提要

接着继续讲Unity3D游戏开发，下面给大家介绍的是一些Shader 的例子，从简单到难，让大家了解shader的使用。

一大波例子来袭

红色的螃蟹

Test1.shader

Shader "Custom/Test1" ｛  
    SubShader ｛  
      Tags ｛ "RenderType" = "Opaque" ｝  
      CGPROGRAM  
      #pragma surface surf Lambert  
      struct Input ｛  
          float4 color : COLOR;  
      ｝;  
      void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o) ｛  
          o.Albedo = 1;  
      ｝  
      ENDCG  
    ｝  
    Fallback "Diffuse"  
  ｝

o.Albedo = 1;表示输出颜色是白色，将方向光调成红色，最后经过lambert光照模型计算后，得到

带法线贴图的螃蟹

Shader "Custom/Test2" ｛  
   Properties ｛  
     _MainTex ("Texture", 2D) = "white" ｛｝  
     _BumpMap ("Bumpmap", 2D) = "bump" ｛｝  
   ｝  
   SubShader ｛  
     Tags ｛ "RenderType" = "Opaque" ｝  
     CGPROGRAM  
     #pragma surface surf Lambert  
     struct Input ｛  
       float2 uv_MainTex;  
       float2 uv_BumpMap;  
     ｝;  
     sampler2D _MainTex;  
     sampler2D _BumpMap;  
     void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o) ｛  
       o.Albedo = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex).rgb;  
       o.Normal = UnpackNormal (tex2D (_BumpMap, IN.uv_BumpMap));  
     ｝  
     ENDCG  
   ｝   
   Fallback "Diffuse"  
 ｝

对比感受一下，左边是不带法线贴图的，右边是带法线贴图的。

从剑灵里面跑出来的螃蟹

先看下啥是剑灵风

感觉就是很多高光有木有（不要瞎瞅，喂！），这还有个专业名词，叫Rim Lighting。我们的螃蟹也可以，哼~

Shader "Custom/Test3" ｛  
  Properties ｛  
    _MainTex ("Texture", 2D) = "white" ｛｝  
    _BumpMap ("Bumpmap", 2D) = "bump" ｛｝  
    _RimColor ("Rim Color", Color) = (0.26,0.19,0.16,0.0)  
    _RimPower ("Rim Power", Range(0.5,8.0)) = 3.0  
  ｝  
  SubShader ｛  
    Tags ｛ "RenderType" = "Opaque" ｝  
    CGPROGRAM  
    #pragma surface surf Lambert  
    struct Input ｛  
        float2 uv_MainTex;  
        float2 uv_BumpMap;  
        float3 viewDir;  
    ｝;  
    sampler2D _MainTex;  
    sampler2D _BumpMap;  
    float4 _RimColor;  
    float _RimPower;  
    void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o) ｛  
        o.Albedo = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex).rgb;  
        o.Normal = UnpackNormal (tex2D (_BumpMap, IN.uv_BumpMap));  
        half rim = 1.0 - saturate(dot (normalize(IN.viewDir), o.Normal));  
        o.Emission = _RimColor.rgb * pow (rim, _RimPower);  
    ｝  
    ENDCG  
  ｝   
  Fallback "Diffus

渲染结果，（模型精度有点低，凑合着看吧）

原理简单说一下，主要是用来计算边缘光照的，首先通过视线与法线的夹角来找到模型的边缘，然后再根据距离的远近来控制发射光的强度。

half rim = 1.0 - saturate(dot (normalize(IN.viewDir), IN.worldNormal));  
o.Emission = _RimColor.rgb * pow (rim, _RimPower);

IN.viewDir是当前视角向量，IN.worldNormal是物体的法线。dot是计算视角和法线的点积，等于视角和法线夹角的cos值，Cos的值域是1-0，1-cos就成了0-1，在夹角90度时达到最大值，正好用来模拟侧光的强度（与视角成90度的部分光线最强，就是边缘光了）

把这个值的变化率用一个pow函数（rim的_rimPower次方）进行放大，就能强化边缘发亮的效果。

胖胖的螃蟹

这个效果原理很简单，就是将顶点位置沿着法线方向移动一定的距离。

Shader "Custom/Test4" ｛  
    Properties ｛  
      _MainTex ("Texture", 2D) = "white" ｛｝  
      _Amount ("Extrusion Amount", Range(-1,1)) = 0.5  
    ｝  
    SubShader ｛  
      Tags ｛ "RenderType" = "Opaque" ｝  
      CGPROGRAM  
      #pragma surface surf Lambert vertex:vert  
      struct Input ｛  
          float2 uv_MainTex;  
      ｝;  
      float _Amount;  
      void vert (inout appdata_full v) ｛  
          v.vertex.xyz  = v.normal * _Amount;  
      ｝  
      sampler2D _MainTex;  
      void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o) ｛  
          o.Albedo = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex).rgb;  
      ｝  
      ENDCG  
    ｝   
    Fallback "Diffuse"  
  ｝

确实胖了，但是．．怎么画框框的地方怎么有点怪怪的？　其实是mesh的问题，这个从游戏里面提取的模型，三角面可能并不好，比如这个提取的mesh网格九没有封闭。那就换一个好了！

从Dota２的官网下一个旱地神牛的模型下来，导入进来，给他同样的shader，结果如下。

高富帅瞬间变蠢萌娃有木有！0成本把写实风格的模型变成Q版风格。

Vertex modifier function

在surface shader中也可以加入 vetex shader.

方法就是在声明的时候添加一个字段 vertex:xxx，比如

#pragma surface surf Lambert vertex:vert

然后定义好vert函数就可以了。vertex shading的过程会在surface函数之前进行。下面的例子是将法线渲染出来（叠加在原来的颜色上）。

Shader "Custom/test5" ｛  
    Properties ｛  
      _MainTex ("Texture", 2D) = "white" ｛｝  
    ｝  
    SubShader ｛  
      Tags ｛ "RenderType" = "Opaque" ｝  
      CGPROGRAM  
      #pragma surface surf Lambert vertex:vert  
      struct Input ｛  
          float2 uv_MainTex;  
          float3 customColor;  
      ｝;  
      void vert (inout appdata_full v, out Input o) ｛  
          UNITY_INITIALIZE_OUTPUT(Input,o);  
          o.customColor = abs(v.normal);  
      ｝  
      sampler2D _MainTex;  
      void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o) ｛  
          o.Albedo = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex).rgb;  
          o.Albedo *= IN.customColor;  
      ｝  
      ENDCG  
    ｝   
    Fallback "Diffuse"  
  ｝

渲染结果

之前的Rim lighting在可以在vertex shading中计算。

Final Color Modifier

这个就很像fregment shader了，属于pipeline的最后一个阶段。

定义的方式和vertex 的类似，

#pragma surface surf Lambert finalcolor:mycolor

接着定义mycolor函数就可以了。mycolor函数会在surf函数执行之后再执行。

Shader "Custom/test6" ｛  
   Properties ｛  
     _MainTex ("Texture", 2D) = "white" ｛｝  
     _ColorTint ("Tint", Color) = (1.0, 0.6, 0.6, 1.0)  
   ｝  
   SubShader ｛  
     Tags ｛ "RenderType" = "Opaque" ｝  
     CGPROGRAM  
     #pragma surface surf Lambert finalcolor:mycolor  
     struct Input ｛  
         float2 uv_MainTex;  
     ｝;  
     fixed4 _ColorTint;  
     void mycolor (Input IN, SurfaceOutput o, inout fixed4 color)  
     ｛  
         color *= _ColorTint;  
     ｝  
     sampler2D _MainTex;  
     void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o) ｛  
          o.Albedo = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex).rgb;  
     ｝  
     ENDCG  
   ｝   
   Fallback "

渲染效果

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标签：

游戏开发 List 渲染法线贴图光照剑灵

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