【《Unity 2018 Shaders and Effects Cookbook》翻译提炼】（三）法线贴图和透明材质

最新推荐文章于 2024-09-26 19:04:57 发布

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1.法线贴图

3D模型的每个三角形都有一个面向方向，这是它指向的方向。它通常用放置在三角形中心的箭头表示，并且与表面正交。面对方向在光线反射到表面上的方式中起着重要作用。如果两个相邻的三角形朝着不同的方向，它们将以不同的角度反射光线，因此他妈妈将以不同的方式着色。对于弯曲物体，这是一个问题：显而易见的是，几何形状由平面三角形构成。

为了避免这个问题，光线在三角形上反射的方式不考虑其面向方向，而是考虑其法线方向。如之前将纹理添加到shader所述，顶点可以存储数据，法线方向是UV数据后最常用的信息。法线是单位长度的向量（表示长度为1），表示顶点面向的方向。

无论面向方向如何，三角形内的每个点都有自己的法线方向，即存储在其顶点的方向的线性插值。这使我们能够在低分辨率模型上伪造高分辨率几何体的效果。以下屏幕截图显示了使用不同的变种法线渲染的相同几何形状。在图像中，在左边，法线与其顶点表示的面正交；这表明每个表面之间有明显的分离。在右侧，法线沿着曲面进行插值，表明即使曲面粗糙，光线也应该反射为光滑。很容易看出，即使以下屏幕截图中的三个对象共享相同的几何体，它们也会以不同的方式反射光线。尽管由平面三角形构成，但右侧的物体反射的光线就好像它的表面实际上是弯曲的。

具有粗糙边缘的平滑对象清楚的表明已经插入每顶点法线。如果我们绘制存储在每个顶点中的法线方向，可以看到这一点，如下面的屏幕截图所示。您应该注意，每个三角形只有三个法线，但由于多个三角形可以共享一个顶点，因此可以出现多个线条。

从3D模型计算法线是一种快速下降的技术，有利于更先进的单法线贴图。与纹理映射相似，可以使用附加纹理提供法线方向，通常称为法线贴图或凹凸贴图。

法线贴图通常是图像，其中图像的红色，绿色和蓝色通道用于指示法线方向的X，Y和Z分量。现在有很多方法可以创建法线贴图。一些应用程序，如CrazyBump和NDO Painter，将采用2D数据并为我们转换为法线数据。另一些应用程序如Zbrush4R7和AUTODESK将采用3D雕刻数据并为我们创建法线贴图。Unity使用UnpackNormals()函数在Surface Shader邻域中为shader添加法线的过程非常简单。

a.创建一个名为NormalShader的Standard surface shader。

b.创建一个名为NormalShaderMat的Material。

c.打开shader，设置属性块，以获得颜色色调和纹理。

在这种情况下，绿色和alpha通道中有1个，红色和蓝色有0，因此默认颜色为绿色，对于_NormalTex属性，我们使用2D类型，这意味着我们可以使用2D图像来指示每个像素将使用的内容。通过将纹理初始化为凹凸，我们告诉Unity，_NormalTex将包含法线贴图（有时也称凹凸贴图)。如果未设置纹理，则将替换未灰色纹理。使用的颜色（0.5，0.5，0.5，1），表示根本没有凸起。

d.在SubShader{}模块，在CGPROGRAM模块，移走原有的_MainText,_Glossiness,Metallic,和_Color定义。然后，添加_NormalTex和_MainTint:

       CGPROGRAM
       // Physically based Standard lighting model, and enable shadows on all light types
       #pragma surface surf Standard fullforwardshadows

// Use shader model 3.0 target, to get nicer looking lighting
#pragma target 3.0

       //把属性链接到CG程序
       sampler2D _NormalTex;
    float4 _MainTint;

       struct Input {
           float2 uv_MainTex;
       };
e.我们需要确保用适当的变量名更新Input结构，以便我们可以将模型的UV用于法线贴图纹理

struct Input {
float2 uv_NormalTex;
};

f.最后，我们使用内置的unpackNormal()函数从法线贴图中提取法线信息，然后，你只需要应用这些新的法线到表面着色器的输出。

g.保存脚本回到Unity Scene，然后我们把法线贴图放到Normal Map框里。（最后会有源码工程，法线贴图可到Texture里找）