【Unity Shader实例】水体WaterEffect(一) 设计

发表于2018-07-15

本篇文章主要给大家介绍如何通过shader设计水体效果，在介绍之前，我们先参考一下大神们写好的精彩的例子，比如DCG Water Shader的效果，这也是我们努力的目标。

好！~ 现在开始实现自己的水体shader！

环境

项目：水体拟真Shader

引擎：Unity3D

编程语言：Unity Shader（ShaderLab + CG language)

概述

想要模拟水体效果，首先要了解水体的特性，并理解这些特性背后的物理原理，然后通过程序对这些物体挺行进行模拟。

水的特性

首先，简单了解一下我们要模拟的水的特性：

水在常温常压下为无色无味的透明液体（颜色）
平静的水面犹如镜面能映照周围的环境（光的反射）。
水是透明物体，我们可以透过水看到水中的物体（光的投射）。
如果水面非常广阔，你站在水边，低头看脚下的水，你会发现水是透明的，反射不是特别强烈；如果你看远处的湖面，你会发现水并不是透明的，反射非常强烈（菲涅尔效应）。
水面不是静止的，会受到风力等外力影响发生波动（水的波动）。
水面是动态的，可以看成很多小镜子，光照在上面，除少许穿透形成折射外，多数都返回空气中，人看起来会有波光粼粼、一闪一闪的感觉。
当水冲刷水中物体时，会在交界处产生细碎的泡沫。
太阳光中波长较短的蓝光、紫光穿透能力弱，遇到纯净海水时，最易被散射和反射。又由于人们眼睛对紫光很不敏感，往往视而不见，而对蓝光比较敏感。于是，我们所见到的海洋就呈现出一片蔚蓝色或深蓝色了。
阳光可以穿透的海水深度有限，水深的地方黑暗，水浅的地方可见性高。

设计实现方案

我们做对水体效果的模拟，随着拟真效果的提高，shader程序也变得越来越复杂，性能消耗也越来越大。因此可以根据设备不同的性能，设计相应的水体效果实现方案，从而实现理想中的水体效果。

一、简单水体shader(Fake Water shader)

用贴图和uv动画模拟水效实现”假”水。

设计

找一张水波的贴图，处理它的uv值，让贴图流动起来。这样就用静态纹理和uv动画模拟出了动态水流动的效果。

实现要点

贴图流动

贴图流动的实质就是uv偏移，图片各个部分的偏移程度有区别就实现了扭曲效果。让偏移程度与时间相关，就会有种贴图随着时间发生流动的感觉。更多关于贴图流动的实现和原理看这里：贴图流动。

效果展示