[游戏开发]【UnityShader】01·光照计算与法线贴图

一、光照计算

• 不同光源数据获取 + 光源衰减计算

//宏定义判断光源类型
#if defined(DIRECTIONAL)
float3 lDir = normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz);
float attuention = 1.0;
#elif defined(POINT)
float3 lDir = normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz - i.pos_WS);
float distance = length(_WorldSpaceLightPos0.xyz - i.pos_WS);
//获取点光源范围值
float range = 1.0 / unity_WorldToLight[0][0];
//获取光源衰减值
float attuention = saturate((range - distance) / range);
#endif

• RenderPath（渲染路径）实现多光源照明

Pass1
{
    //受光标签
    Tags{"LightMode" = "ForwardBase"}
    //告诉渲染管线这个pass以forwardbase渲染
    #pragma multi_compile_fwdbase
    //Unity光照函数库
    #include "AutoLight.cginc"
}

Pass2
{
    //受光标签
    Tags{"LightMode" = "ForwardAdd"}
    //增加混合模式
    Blend One One
    //告诉渲染管线这个pass以forwardadd渲染
    #pragma multi_compile_fwdadd
    //Unity光照函数库
    #include "AutoLight.cginc"
}

二、法线贴图

• 切线空间，即模型顶点的位置坐标构成的坐标系

法线：即模型顶点法线；

切线：根据模型uv的u方向获得（由引擎生成）；

副法线：法线叉乘切线获得；

• 法线贴图

法线贴图在干什么？→ 将顶点法线转化为像素法线

//顶点操作 → 获取顶点法线、切线、副法线
v2f vert (appdata v)
{
    o.normal_Dir = normalize(mul(float4(v.normal,0.0), unity_ObjectToWorld).xyz);
    o.tangent_Dir = normalize(mul(unity_ObjectToWorld, v.tangent).xyz);
    //v.tangent.w：tangent的第四个分量，为了处理不同平台下的兼容性问题
    o.binormal_Dir = cross(o.normal_Dir, o.tangent_Dir) * v.tangent.w;
}

//片元操作 → 顶点法线转像素法线
fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
{
    float4 normal_Map = tex2D(_NormalMap, i.uv);
    //对法线数据进行解码，将压缩的法线数据从[0,1]恢复成[-1,1]
    float3 normal_data = UnpackNormal(normal_Map);

    //得到逐像素法线，若想加强法线强度，则在xy方向上乘上强度值
    //写法1
    nDir = normalize(tDir * normal_data.x + bDir * normal_data.y + nDir * normal_data.z);
    //写法2 → TBN变换
    float3x3 TBN = float3x3(tDir, bDir, nDir);
    nDir = normalize(mul(normal_data.xyz, TBN));
}