当前位置：首页 > news >正文

【Unity Shader】五、Shader纹理映射，及纹理的缩放和偏移

news 来源：原创 2024/4/20 10:14:11

将漫反射的颜色改为从纹理贴图中获取，逐像素计算。

Shader "Custom/11-Texture" { // 纹理贴图，BlinnPhong光照模型
    Properties{
        //_Diffuse("Diffuse Color", Color) = (1,1,1,1) // 可在编辑器面板定义材质自身色彩
        _MainTex("Main Tex",2D) = "white"{} // 纹理贴图
        _Color("Color", Color) = (1,1,1,1)  // 控制纹理贴图的颜色
        _Specular("Specular Color", Color) = (1,1,1,1) // 高光的颜色
        _Gloss("Gloss", Range(8,200)) = 10 // 高光的参数
    }
    SubShader{
        Pass {
            // 只有定义了正确的LightMode才能得到一些Unity的内置光照变量
            Tags{"LightMode" = "ForwardBase"}
            CGPROGRAM

// 包含unity的内置的文件，才可以使用Unity内置的一些变量
#include "Lighting.cginc" // 取得第一个直射光的颜色_LightColor0 第一个直射光的位置_WorldSpaceLightPos0（即方向）
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
 
            //fixed4 _Diffuse; // 使用属性
            sampler2D _MainTex;
            float4 _MainTex_ST; // 命名是固定的贴图名+后缀"_ST"，4个值前两个xy表示缩放，后两个zw表示偏移
            fixed4 _Color;
            half _Gloss;

            struct a2v
            {
                float4 vertex : POSITION;    // 告诉Unity把模型空间下的顶点坐标填充给vertex属性
                float3 normal : NORMAL;        // 告诉Unity把模型空间下的法线方向填充给normal属性
                float4 texcoord : TEXCOORD0; 
            };

            struct v2f
            {
                float4 position : SV_POSITION; // 声明用来存储顶点在裁剪空间下的坐标
                float3 worldNormal : TEXCOORD0; 
                float3 worldVertex : TEXCOORD1;
                float2 uv : TEXCOORD2;
            };

            // 计算顶点坐标从模型坐标系转换到裁剪面坐标系
            v2f vert(a2v v)
            {
                v2f f;
                f.position = mul(UNITY_MATRIX_MVP, v.vertex); // UNITY_MATRIX_MVP是内置矩阵。该步骤用来把一个坐标从模型空间转换到剪裁空间
                
                // 法线方向。把法线方向从模型空间转换到世界空间
                f.worldNormal = mul(v.normal, (float3x3)unity_WorldToObject); // 反过来相乘就是从模型到世界，否则是从世界到模型
                f.worldVertex = mul(v.vertex, unity_WorldToObject).xyz;
                //f.uv = v.texcoord.xy; // 纹理不使用缩放和偏移
                f.uv = v.texcoord.xy * _MainTex_ST.xy + _MainTex_ST.zw; // 纹理的缩放用乘法，偏移可用加或减

                return f;
            }

            // 计算每个像素点的颜色值
            fixed4 frag(v2f f) : SV_Target 
            {
                // 环境光
                fixed3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.rgb;
                // 法线方向。
                fixed3 normalDir = normalize(f.worldNormal); // 单位向量
                // 光照方向。
                fixed3 lightDir = normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz); // 对于每个顶点来说，光的位置就是光的方向，因为光是平行光
                // 纹理坐标对应的纹理图片上的点的颜色
                fixed3 texColor = tex2D(_MainTex, f.uv.xy) * _Color.rgb;
                // 漫反射Diffuse颜色 = 直射光颜色 * max(0, cos(光源方向和法线方向夹角)) * 材质自身色彩（纹理对应位置的点的颜色）
                fixed3 diffuse = _LightColor0 * max(0, dot(normalDir, lightDir)) * texColor; // 颜色融合用乘法
                
                // 反射光的方向
                //fixed3 reflectDir = normalize(reflect(-lightDir, normalDir)); // 参数：平行光的入射方向，法线方向。而lightDir光照方向是从模型表面到光源的，所以取负数。
                // 视野方向 = 摄像机的位置 - 当前点的位置
                fixed3 viewDir = normalize(_WorldSpaceCameraPos.xyz - f.worldVertex);
                // 光照方向和视野方向的夹角的平分线
                fixed3 halfDir = normalize(lightDir + viewDir);
                /*
                 * 高光反射Specular = 直射光 * pow(max(0, cos(反射光方向和视野方向的夹角)), 高光反射参数)
                 * BlinnPhong光照模型：Specular=直射光 * pow( max(cosθ,0),10)  θ是法线和x的夹角  x是平行光和视野方向的平分线
                 */
                fixed3 specular = _LightColor0.rgb * pow(max(dot(normalDir, halfDir), 0), _Gloss);
                
                // 最终颜色 = 漫反射 + 高光反射 + 环境光
                fixed3 tempColor = diffuse + specular + ambient * texColor; // 让环境光也跟纹理颜色做融合，防止环境光使得纹理效果看起来朦胧

                return fixed4(tempColor, 1); // tempColor是float3已经包含了三个数值
            }

            ENDCG
        }
        
    }
    FallBack "Diffuse"
}

贴图选了一张文明6的图片。贴图颜色选浅色粉红，效果如下。

注意点：

使用tex2D（）函数获取贴图指定位置的点的颜色，参数是目标贴图和UV坐标。
要将贴图颜色跟环境光融合，否则看起来会变朦胧。
想要修改纹理缩放和偏移时，相关联的属性变量要从系统获取，命名是固定的贴图名+后缀"_ST"，4个值前两个xy表示缩放，后两个zw表示偏移。如果Shader中没做该步骤处理，则Unity编辑器监视面板中的Tiling和Offset修改将无任何效果。

学习资料：