Shader-基础纹理-凹凸映射

基础纹理: 美术人员通常在建模软件中利用纹理展开技术,将纹理映射坐标存储在每个顶点上。纹理映射坐标定义了该点在纹理中对应的2D坐标。这个坐标通常被称为UV坐标用uv表示。

凹凸纹理.png

高度纹理

用一张高度图来实现凹凸映射,通过高度图中存储的强度值不同,来进行高度计算,表面法线通过像素的灰度值进行计算。

法线纹理

法线取值在[-1,1],而像素的取值通常在[0,1],所以我们通常将法线的取值映射到像素的取值范围。 方向时相对坐标空间来说的,所以我们将法线存在模型的空间,在实际制作中我们将发现存在切线空间中,这种纹理称为切线空间的法线纹理。

实现在切线空间下的凹凸纹理

在vertex中,顶点uv坐标我们通过读取纹理的TEXCOORD0的xy加上_MainTex_ST的偏移来获得。 在fragment中,我们直接用a2v中处理过的uv坐标进行读取_MainTex

Shader "Unlit/SingleTexture"
{
    Properties{
        _Color("Color Tint",Color) = (1,1,1,1)
        _MainMap("Main Tex", 2D) = "white"{}
        _BumpMap("NormalMap",2D) = "bump"{}
        _BumpScale("Bump Scale" , Float) = 1.0
        _Specular("Specular",Color) = (1,1,1,1)
        _Gloss("Gloss",Range(8.0,256)) = 20
    }
        SubShader{
            Pass{
                Tags { "LightMode" = "ForwardBase"}
                CGPROGRAM
                #pragma vertex vert
                #pragma fragment frag
                #include "Lighting.cginc"

                fixed4 _Color;
                sampler2D _MainTex;
                float4 _MainTex_ST;
                sampler2D _BumpMap;
                float4 _BumpMap_ST;
                float _BumpScale;
                fixed4 _Specular;
                float _Gloss;


                
                struct a2v {
                    float4 vertex : POSITION;
                    float3 normal : NORMAL;
                    float4 tangent : TANGENT;
                    float4 texcoord : TEXCOORD0;
                };
                
                struct v2f {
                    float4 pos : SV_POSITION;
                    float4 uv : TEXCOORD0;
                    float3 lightDir: TEXCOORD1;
                    float3 viewDir : TEXCOORD2;
                };
                v2f vert(a2v v) {
                    v2f o;
                    o.pos = mul(UNITY_MATRIX_MVP, v.vertex);
                    o.uv.xy = v.texcoord.xy * _MainTex_ST.xy + _MainTex_ST.zw;
                    o.uv.zw = v.texcoord.xy * _BumpMap_ST.xy + _BumpMap_ST.zw;

                    TANGENT_SPACE_ROTATION;
                    o.lightDir = mul(rotation, ObjSpaceLightDir(v.vertex)).xyz;
                    o.viewDir = mul(rotation, ObjSpaceViewDir(v.vertex)).xyz;
                    return o;
                }
                fixed4 frag(v2f i):SV_Target {
                    fixed3 tangentLightDir = normalize(i.lightDir);
                    fixed3 tangentViewDir = normalize(i.viewDir);
                    fixed4 packedNormal = tex2D(_BumpMap, i.uv.zw);
                    fixed3 tangentNormal;

                    tangentNormal.xy = (packedNormal.xy * 2 - 1)* _BumpScale;
                    tangentNormal.z = sqrt(1.0 - saturate(dot(tangentNormal.xy, tangentNormal.xy)));

                    /*tangentnormal = unpacknormal(packednormal);
                    tangentnormal.xy *= _Bumpscale;
                    tangentnormal.z = sqrt(1.0 - saturate(dot(tangentnormal.xy, tangentnormal.xy)));*/

                    fixed3 albedo = tex2D(_MainTex, i.uv).rgb*_Color.rgb;
                    fixed3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT * albedo;
                    fixed3 diffuse = _LightColor0.rgb * albedo * max(0, dot(tangentNormal, tangentLightDir));
                    fixed3 halfDir = normalize(tangentLightDir + tangentViewDir);
                    
                    float temp = max(0, dot(tangentNormal, halfDir));
                    fixed3 specular = _LightColor0.rgb * _Specular.rgb * pow(temp, _Gloss);
                    return fixed4(ambient + diffuse + specular, 1.0);
                }
                ENDCG
            }
        }
}

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