【UnityShdaer入门精要】RampTexure 渐变纹理

使用渐变纹理实现风格化渲染:从漫反射到卡通效果
这篇博客探讨了如何利用渐变纹理来控制漫反射光照,从而达到风格化渲染的效果,特别是卡通渲染。通过在Shader中采样渐变纹理,可以手动调整光照,使物体表面的明暗变化呈现出块状梯度,最终创造出独特的视觉风格。代码示例展示了如何在Unlit shader中应用这种方法。

常用来干什么?

  • 拿来控制漫反射光照的结果
  • 风格化渲染 如卡通风格渲染

效果

  拿一张渐变纹理贴图控制漫反射的结果,在如下贴图的效果下明暗效果变化呈现块状:在块儿内的梯度小,块儿内的梯度大。
在这里插入图片描述
  最终呈现的效果类似于风格化渲染,这里想卡通渲染。
在这里插入图片描述

key

            fixed halfLambelt = 0.5 * dot(worldNormal , worldLightDir) + 0.5;
            //在渐变纹理上采样(x,x)的点作为漫反射的反射率 手动控制光照
            fixed3 diffuseColor = tex2D(_RampTex, fixed2(halfLambelt, halfLambelt)).rgb * _Color.rgb;

在这里插入图片描述

代码

Shader "Unlit/RampTexure"
{
    Properties
    {
        _Color ("Color Tint",Color) = (1,1,1,1)
        _RampTex ("Ramp Tex", 2D) = "white" {}
        _Specular("Specular",Color) = (1,1,1,1)
        _Gloss("Gloss", Range(8.0,256)) = 20
    }
    SubShader
    {
        Pass
        {
        Tags { "RenderType" = "ForwardBase" }
        CGPROGRAM
        #pragma vertex vert
        #pragma fragment frag


        #include "UnityCG.cginc"
        #include "Lighting.cginc"

        fixed4 _Color;
        sampler2D _RampTex;
        float4 _RampTex_ST;
        fixed4 _Specular;
        float _Gloss;

        struct appdata
        {
            float4 vertex : POSITION;
            float4 uv : TEXCOORD0;
            float3 normal : NORMAL;
        };

        struct v2f
        {
            float2 uv : TEXCOORD2;
            float4 vertex : SV_POSITION;
            float3 worldNormal : TEXCOORD0;
            float3 worldPos : TEXCOORD1;
        };


        v2f vert (appdata v)
        {
            v2f o;
            o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
            o.worldNormal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal);
            o.worldPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex).xyz;

            o.uv = TRANSFORM_TEX(v.uv, _RampTex);
            return o;
        }

        fixed4 frag(v2f i) : SV_Target
        {
            fixed3 worldNormal = normalize(i.worldNormal);
            fixed3 worldLightDir = normalize(UnityWorldSpaceLightDir(i.worldPos)); 

            fixed ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz;
                
            fixed halfLambelt = 0.5 * dot(worldNormal , worldLightDir) + 0.5;
            //在渐变纹理上采样(x,x)的点作为漫反射的反射率 手动控制光照
            fixed3 diffuseColor = tex2D(_RampTex, fixed2(halfLambelt, halfLambelt)).rgb * _Color.rgb;

            fixed3 diffuse = _LightColor0.rgb * diffuseColor;

            fixed3 viewDir = normalize(UnityWorldSpaceViewDir(i.worldPos));
            fixed3 halfDir = normalize(worldLightDir + viewDir);
            fixed3 specular = _LightColor0.rgb * _Specular.rgb * pow(max(0, dot(worldNormal, halfDir)), _Gloss);
            // sample the texture
               
            return fixed4(ambient + diffuse + specular,1.0);
        }
        ENDCG
    }
    }
    Fallback "Specular"
}
### Unity Shader 入门教程:纹理处理 #### 创建新的 Shader 文件 在 Unity 中创建一个新的 Shader 可以通过两种方式实现。一种是在菜单栏中选择 `Assets -> Create -> Shader`,另一种方法是从 Project 视图中右键点击并选择 `Create -> Shader`[^1]。 #### 纹理尺寸优化建议 为了确保最佳性能和资源利用效率,在 Unity 中使用的纹理图像应尽可能采用2的幂次方作为宽度和高度(例如 256×256 或者 512×512)。当使用非标准尺寸时,可能会导致额外的内存消耗,并且 GPU 处理速度会受到影响而变慢[^2]。 #### 表面着色器简介 对于初学者来说,表面着色器是一个很好的起点。这类着色器允许开发者定义材质属性如漫反射颜色、高光强度等参数。值得注意的是,虽然表面上看起来像是独立类型的着色程序,但实际上它们会被编译转换成传统的顶点/片段组合形式。下面给出了一段简单的代码示例来展示如何编写一个基本的表面着色器: ```csharp SubShader { Tags {"Queue"="Transparent"} CGPROGRAM #pragma surface surf Lambert struct Input { float4 color : COLOR; }; void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o) { o.Albedo = 1; } ENDCG } ``` 这段代码展示了如何设置一个具有透明队列标签并且应用兰伯特光照模型的简单着色器[^3]。 #### 减少过度绘制的方法 为了避免不必要的计算开销,可以通过调整场景中的对象顺序或者修改摄像机投影矩阵等方式减少视锥体内的可见几何图形数量。这样做能够显著提高渲染效率,尤其是在复杂环境中特别有用。此外,合理安排不同层次的对象遮挡关系同样有助于改善整体表现效果[^4]。
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