Unity3D surf 函数,简单折射

本文详细探讨了Unity3D中使用surf函数实现光线折射的原理和步骤,通过实例讲解如何在游戏场景中创建逼真的折射效果。

Refration - 折射

struct Input {
            float2 uv_MainTex;
            float2 uv_BumpMap;
            float3 viewDir;
            //因为这里使用了Normal map,所以要使用INTERNAL_DATA
            float3 worldRefl ; 
            float3 worldNormal; INTERNAL_DATA 
        };
        samplerCUBE _Cubemap;
        float _ReflAmount;

        fixed4 _Color;

        void surf (Input IN, inout SurfaceOutput   o) {
            // Albedo comes from a texture tinted by color
            fixed4 c = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex) * _Color;
            o.Albedo = c.rgb;
            //如果不使用Normal map的话,是可以直接操作Normal和viewDir的,但是一旦改变了Normal
            //就必须用WorldNormalVector 和 WorldReflectionVector 来做法线和反射向量。
            //o.Normal = -o.Normal;
            //IN.viewDir = -IN.viewDir;

            //因为使用了Normal map,所以下面的操作就必须基于WorldNormalVector和WorldReflectionVector
            //特别要注意的是,此时除了o.Normal之外,是万万不能使用了IN.viewDir的,因为IN.viewDir的参考系也变了
            o.Normal = UnpackNormal(tex2D(_BumpMap, IN.uv_BumpMap)).rgb;

            /*
            这个是求折射的
            其中需要注意的是折射光线的求法。 此处是用 ref向量 减去 1.3倍的Normal来做的。
            这个系数1.2很关键,说的理论一点是用来控制折射率的。 从肉眼看就是物体是水、玻璃、钻石的区别
            实际上这个系数不同取值范围有不同的物理含义:
            当其大于1的时候,表示obj介质密度大于camera介质密度。
            当其在0.5到1之间,表示obj介质密度小于camera介质密度。(譬如水中看气泡)
            当其小于0.5的时候,就不是折射而是反射了。
            */
            float3 back = 0.9*texCUBE(_Cubemap, normalize( -1.2* WorldNormalVector( IN, o.Normal) + 1* WorldReflectionVector (IN, o.Normal)) ).rgb*_ReflAmount;

            //很简单的改动Normal后的求反射光线的做法
            float3 front = 0.3 * texCUBE(_Cubemap, WorldReflectionVector ( IN, o.Normal)).rgb*_ReflAmount;
            o.Emission = back + front ;
            o.Alpha = c.a;
        }
<think>首先,用户的问题是:“我想查找使用Unity 3D制作流动水面的方法 请问Unity 3D制作流动水面的方法”。这是在询问Unity 3D中制作流动水面的方法。 用户的对话历史显示,系统级指令要求我使用特定的格式,包括: - 所有行内数学表达式使用$...$格式。 - 独立公式使用$$...$$格式并单独成段。 - LaTeX语法正确。 - 使用中文回答。 - 生成相关问题。 - 回答中引用的段落末尾自然地添加引用标识。 另外,用户提供了三个引用: - 引用[1]:关于水面特效,包括深水区和浅水区颜色差异、水面波纹、移动、起伏波动、水泡和折射。 - 引用[2]:关于Shader的反射水面效果,链接到一个GitHub地址。 - 引用[3]:关于Unity3D制作流动水面的代码片段:vertex.y += Mathf.Sin(Time.time * speed + ...) * scale。 用户提到这些引用仅供参考,不是用户真正的需求,我应该参考用户上一次的问题和我的回答。但在此对话中,这是我第一次回答用户的问题,所以没有之前的回答。用户在“用户可见层”没有指定上次的问题,所以我应该基于当前问题构建回答。 用户的问题核心是“Unity 3D制作流动水面的方法”,所以我需要提供相关的方法。 我的回答结构应该清晰,帮助用户逐步解决问题,尽可能真实可靠。 关键点: 1. **使用中文回答**:整个回答用中文。 2. **生成相关问题**:在回答结束后,添加相关问题部分,格式如示例中的“§§相关问题§§”。 3. **引用标识**:在回答中引用的地方添加引用标识如[^1]。 步骤构建回答: 1. **介绍流动水面的常见方法**:基于引用,常见方法包括Shader编程,如使用Shader Graph或编写Shader脚本。 2. **逐步解释方法**: - 使用Shader Graph:参考引用[1],它提到Shader Graph实现了模拟水面特效。 - 编写Shader脚本:参考引用[2]和[3],引用[2]有GitHub链接,引用[3]有具体代码片段。 - 核心原理:如使用正弦函数模拟波动(引用[3])。 3. **提供示例代码或伪代码**:由于是编程相关,可以用代码块展示简单实现,如引用[3]中的代码。 - 系统指令说代码块要像示例那样格式正确。 4. **添加引用标识**:在提到引用内容时添加引用标识。 5. **生成相关问题**:最后添加相关问题部分。 可能的回答大纲: - **引言**:简要介绍Unity中制作流动水面的方法。 - **方法1:使用Shader Graph**:解释如何用Shader Graph实现水面效果,参考引用[1]。 - **方法2:编写自定义Shader**:解释如何编写Shader脚本,参考引用[2]和[3],展示代码。 - **核心波动原理**:解释使用正弦函数模拟水波。 - **相关问题**:添加相关问题。 确保回答真实可靠:基于提供的引用和一般知识。引用[3]直接给出代码:vertex.y += Mathf.Sin(Time.time * speed + ...) * scale,这可以用于顶点位移。 最终回答结构: - 开头:回答用户的问题。 - 主体:分步解释方法。 - 结尾:总结或提供更多资源。 - 相关问题部分。 现在,构建具体内容。 </think>### Unity 3D 制作流动水面的方法 在 Unity 3D 中制作流动水面主要通过 Shader 编程实现,核心原理是利用顶点位移或噪音纹理来模拟水的波动和流动效果。常用的方法包括使用 Unity 内置的 Shader Graph 工具或编写自定义 Shader 脚本。以下我将一步步解释实现方法,参考您提供的引用内容,结合最佳实践。整个过程分为关键步骤,帮助您高效创建真实感水面特效。 #### 1. **理解核心原理** - 水面流动的本质是通过修改顶点位置或颜色值来模拟波浪运动。常用的数学工具是基于正弦函数 ($\sin$) 或 Perlin 噪音生成动态波动。 - 在 Unity 中,水面的起伏通常通过顶点着色器实现顶点位移(Vertex Displacement)。例如,引用[3]中的代码片段展示了使用 Mathf.Sin 函数实时改变顶点 Y 坐标: ```csharp vertex.y += Mathf.Sin(Time.time * speed + basePosition.x + basePosition.y + basePosition.z) * scale; ``` 这里: - `Time.time` 用于动画随时间变化。 - `speed` 控制波动速度。 - `scale` 控制波动幅度。 - 这种正弦波叠加能模拟出水面的起伏效果[^3]。 - 参考引用[1],水面特效通常还包括颜色渐变(深水区较暗,浅水区较亮)、波纹移动、边缘水泡和折射扭曲等细节,这些可以通过 Shader Graph 节点轻松组合[^1]。 #### 2. **方法一:使用 Shader Graph 实现** Shader Graph 是 Unity 的可视化工具,适合初学者快速创建水面效果。以下是详细步骤: - **步骤 1: 创建 Shader Graph** - 在 Unity 编辑器中,新建一个 Shader Graph(Assets > Create > Shader > PBR Graph 或 Unlit Graph)。 - 设置主节点:选择输出节点,连接基础颜色(Base Color)、法线(Normal)和排放(Emission)等。 - **步骤 2: 添加波纹和波动效果** - 使用 **Sine** 或 **Noise** 节点生成动态波纹。例如: - 创建一个 **Time** 节点输入时间变量。 - 连接 **Sine** 节点到 **Vertex Offset** 输入,模拟顶点位移(类似引用[3]的原理)。 - 添加 **Gradient Noise** 节点增加随机性,使波纹更自然。 - 设置参数(如速度 `speed` 和幅度 `scale`),在 Inspector 面板中暴露为可调变量(例如 `_Speed` 和 `_Amplitude`)。 - **步骤 3: 添加颜色和折射效果** - 参考引用[1],实现深水区和浅水区颜色差异: - 使用 **Depth** 节点获取水面深度,连接 **Lerp** 节点混合两种颜色(深蓝和浅蓝)。 - 模拟折射扭曲:添加 **Refraction** 节点,并输入法线纹理(Normal Texture)控制扭曲程度。 - 加入水泡效果:使用 **Circle** 或 **Particle** 节点在水面边缘生成气泡纹理。 - 最终,将这些节点组合到主输出节点中[^1]。 - **步骤 4: 应用 Shader** - 将生成的 Shader 应用到 Plane 或 Quad 网格(作为水面模型)。 - 在材质属性中调整参数,测试效果。 **优点**: 可视化界面,无需编写代码,适合快速原型开发。您可以从 Unity Asset Store 下载预设 Shader Graph 包加速实现。 #### 3. **方法二:编写自定义 Shader 脚本** 如果您需要更精细控制或高性能,可以编写自定义 Shader。引用[2]提供了一个 GitHub 示例,实现卡通水面效果(链接:[GitHub Water Shader](https://github.com/tkonexhh/LookingShader/blob/master/ShaderDemo/Assets/Shader/Water/Water.shader)[^2]。以下是简化实现: - **步骤 1: 创建 Shader 文件** - 在 Unity 中新建一个 Shader 文件(如 `WaterShader.shader`),使用表面着色器(Surface Shader)模型。 - **步骤 2: 实现顶点位移和波纹** - 在 `vert` 函数中,添加顶点位移代码,类似于引用[3]的原理: ```csharp void vert(inout appdata_full v) { float wave = sin(_Time.y * _Speed + v.vertex.x + v.vertex.z) * _Amplitude; v.vertex.y += wave; // 垂直位移模拟波动 } ``` 这里 `_Time.y` 等同于 `Time.time`,`_Speed` 和 `_Amplitude` 是可在 Inspector 调整的变量。 - 为了更真实的流动,叠加多个正弦波或使用 Perlin 噪音(通过 `noiseTexture` 纹理)。 - **步骤 3: 添加颜色和反射** - 在 `surf` 函数中,处理表面颜色和反射: ```csharp void surf(Input IN, inout SurfaceOutputStandard o) { // 深水区颜色渐变 float depth = 1.0 - saturate(distance(IN.worldPos, _CameraPos) / _DepthScale); o.Albedo = lerp(_DeepColor, _ShallowColor, depth); // 反射和折射效果 o.Normal = UnpackNormal(tex2D(_NormalMap, IN.uv_MainTex * _Time.y)); o.Emission = texCUBE(_ReflectionCube, IN.worldRefl).rgb * _ReflectIntensity; } ``` 使用 `_NormalMap` 纹理模拟波纹移动,`_ReflectionCube` 添加水面反射[^2]。 - **步骤 4: 集成到 Unity** - 创建材质并应用此 Shader。 - 添加脚本控制参数(如速度),实现动态变化。 **优点**: 性能高,支持复杂特效如折射扭曲(引用[1])。完整代码可参考引用[2]的 GitHub 仓库。 #### 4. **优化和常见问题** - **性能优化**: - 在移动端,使用简单顶点位移而非复杂噪音纹理。 - 启用 GPU Instancing 减少渲染开销。 - **真实感提升**: - 添加后处理效果(如 Bloom 和 Motion Blur)增强水面光感(引用[1])。 - 使用粒子系统生成水泡(引用[1])。 - **常见错误**: - 动画卡顿:确保 `Time.time` 正确使用,避免在 Update 中频繁计算。 - 折射失真:调整折射强度避免物体过度扭曲。 #### 总结 在 Unity 3D 中制作流动水面,核心是结合 Shader 实现顶点位移和动态纹理,推荐使用 Shader Graph 快速入门或自定义 Shader 脚本优化细节。参考引用[1][2][3],您可以从 GitHub 示例开始修改[^1][^2][^3]。实践时,先在简单场景测试基础波动,再逐步添加颜色和折射Unity 社区有许多免费资源(如 Asset Store 的水面 Shader),能加速开发。 如果您提供更多需求(如目标平台或艺术风格),我可以进一步定制建议!
评论
成就一亿技术人!
拼手气红包6.0元
还能输入1000个字符
 
红包 添加红包
表情包 插入表情
 条评论被折叠 查看
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值