文章目录
- 前言
- Unity中Shader的间接光的产生Meta Pass，这也是属于全局光照 GI 的内容。主要实现像现实生活中，光线照到有颜色的物体后，该物体有反射出该颜色的光的效果。
- 一、我们先使用Unity自带的Shader看看间接光效果
- 1、先按照如下设置搭建一个场景
- 2、然后，按下图设置，做一个材质球给小球
- 3、最后，按下图设置GI，烘焙看一下效果
- 烘焙前效果：
- 烘焙后效果：（墙上已经有了间接光的效果）
- 在这里插入图片描述
- 二、在我们的Shader中实现间接光的效果
- 1、在属性面板定义一个颜色属性
- 2、在Unity自带的Shader中，把名叫 META 的Pass复制到我们的Shader中，该Pass实现了自发光功能
- 3、因为该Pass一般是在烘焙时完成，所以不影响我们的实时渲染，我们可以不用修改它，我们看一下实现的功能
- 4、上面在Shader最后加的那句话，我们还有其他方法可以实现同样的修改
前言
Unity中Shader的间接光的产生Meta Pass，这也是属于全局光照 GI 的内容。主要实现像现实生活中，光线照到有颜色的物体后，该物体有反射出该颜色的光的效果。
一、我们先使用Unity自带的Shader看看间接光效果
1、先按照如下设置搭建一个场景
2、然后，按下图设置，做一个材质球给小球
3、最后，按下图设置GI，烘焙看一下效果
烘焙前效果：
烘焙后效果：（墙上已经有了间接光的效果）
二、在我们的Shader中实现间接光的效果
继续完成上一篇文章 GI 中的间接光效果
- Unity中Shader光照探针的支持
这是没有实现间接光前的烘焙效果
1、在属性面板定义一个颜色属性
Properties
{
_Color(“Color”,Color) = (1,1,1,1)
}
2、在Unity自带的Shader中，把名叫 META 的Pass复制到我们的Shader中，该Pass实现了自发光功能
//在正常的渲染时，是不会被使用的。一般用于烘焙时，计算间接光反弹
// Extracts information for lightmapping, GI (emission, albedo, ...)
// This pass it not used during regular rendering.
Pass
{
Name "META"
Tags
{
"LightMode" = "Meta"
}
CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
#pragma target 2.0
#include "UnityCG.cginc"
#include "UnityMetaPass.cginc"
struct v2f
{
float4 pos : SV_POSITION;
float2 uvMain : TEXCOORD0;
float2 uvIllum : TEXCOORD1;
#ifdef EDITOR_VISUALIZATION
float2 vizUV : TEXCOORD2;
float4 lightCoord : TEXCOORD3;
#endif
UNITY_VERTEX_OUTPUT_STEREO
};
float4 _MainTex_ST;
float4 _Illum_ST;
v2f vert(appdata_full v)
{
v2f o;
UNITY_SETUP_INSTANCE_ID(v);
UNITY_INITIALIZE_VERTEX_OUTPUT_STEREO(o);
o.pos = UnityMetaVertexPosition(v.vertex, v.texcoord1.xy, v.texcoord2.xy, unity_LightmapST,
unity_DynamicLightmapST);
o.uvMain = TRANSFORM_TEX(v.texcoord, _MainTex);
o.uvIllum = TRANSFORM_TEX(v.texcoord, _Illum);
#ifdef EDITOR_VISUALIZATION
o.vizUV = 0;
o.lightCoord = 0;
if (unity_VisualizationMode == EDITORVIZ_TEXTURE)
o.vizUV = UnityMetaVizUV(unity_EditorViz_UVIndex, v.texcoord.xy, v.texcoord1.xy, v.texcoord2.xy, unity_EditorViz_Texture_ST);
else if (unity_VisualizationMode == EDITORVIZ_SHOWLIGHTMASK)
{
o.vizUV = v.texcoord1.xy * unity_LightmapST.xy + unity_LightmapST.zw;
o.lightCoord = mul(unity_EditorViz_WorldToLight, mul(unity_ObjectToWorld, float4(v.vertex.xyz, 1)));
}
#endif
return o;
}
sampler2D _MainTex;
sampler2D _Illum;
fixed4 _Color;
fixed _Emission;
half4 frag(v2f i) : SV_Target
{
UnityMetaInput metaIN;
UNITY_INITIALIZE_OUTPUT(UnityMetaInput, metaIN);
fixed4 tex = tex2D(_MainTex, i.uvMain);
fixed4 c = tex * _Color;
metaIN.Albedo = c.rgb;
metaIN.Emission = c.rgb * tex2D(_Illum, i.uvIllum).a;
#if defined(EDITOR_VISUALIZATION)
metaIN.VizUV = i.vizUV;
metaIN.LightCoord = i.lightCoord;
#endif
return UnityMetaFragment(metaIN);
}
ENDCG
}
注意：如果此时没有显示出烘焙的间接光，则在该Shader最后加上这句话
CustomEditor “LegacyIlluminShaderGUI”
3、因为该Pass一般是在烘焙时完成，所以不影响我们的实时渲染，我们可以不用修改它，我们看一下实现的功能
1、这个是实现该功能的主要函数，一般不做修改因为不影响我们实时渲染
2、UnityMetaInput 中主要有的数据
间接光一般考虑：物体的反射率，物体的自发光，物体的高光色
3、删除一些不用的功能，按需求来
v2f保留：
struct v2f
{
float4 pos : SV_POSITION;
};
顶点着色器保留：
v2f vert(appdata_full v)
{
v2f o;
UNITY_INITIALIZE_OUTPUT(v2f,o)
o.pos = UnityMetaVertexPosition(v.vertex, v.texcoord1.xy, v.texcoord2.xy, unity_LightmapST,
unity_DynamicLightmapST);
return o;
}
片元着色器保留：
half4 frag(v2f i) : SV_Target
{
UnityMetaInput metaIN;
UNITY_INITIALIZE_OUTPUT(UnityMetaInput, metaIN);
metaIN.Albedo = 1;
metaIN.Emission = _Color;
return UnityMetaFragment(metaIN);
}
4、上面在Shader最后加的那句话，我们还有其他方法可以实现同样的修改
CustomEditor “LegacyIlluminShaderGUI”
1、首先，把 Inspect 窗口修改为Debug模式
2、修改材质球的这个值，实现和上面那串代码同样的效果
最后，修改该值为2，就可以看见最后的效果了
最终代码：
//在这里里面使用 自定义的 cginc 来实现全局GI
//GI数据的准备
//烘培分支的判断
//GI的直接光实现
//GI的间接光实现
//再议ATTENUATION
//光照探针的支持
//间接光的产生Meta Pass
Shader "MyShader/P1_8_9"
{
Properties
{
_Color("Color",Color) = (1,1,1,1)
}
SubShader
{
Tags
{
"RenderType"="Opaque"
}
Pass
{
Tags
{
"LightMode"="ForwardBase"
}
CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
#pragma multi_compile_fwdbase
#include "UnityCG.cginc"
#include "AutoLight.cginc"
#include "Lighting.cginc"
#include "CGIncludes/MyGlobalIllumination.cginc"
struct appdata
{
float4 vertex : POSITION;
//定义第二套 UV ，appdata 对应的固定语义为 TEXCOORD1
#if defined(LIGHTMAP_ON) || defined(DYNAMICLIGHTMAP_ON)
float4 texcoord1 : TEXCOORD1;
#endif
half3 normal : NORMAL;
float4 texcoord2 : TEXCOORD2;
};
struct v2f
{
float4 pos : SV_POSITION;
float4 worldPos : TEXCOORD;
//定义第二套UV
#if defined(LIGHTMAP_ON) || defined(DYNAMICLIGHTMAP_ON)
float4 lightmapUV : TEXCOORD1;
#endif
half3 worldNormal : NORMAL;
half3 sh : TEXCOORD2;
//1、使用 阴影采样 和 光照衰减的方案的 第一步
//同时定义灯光衰减以及实时阴影采样所需的插值器
UNITY_LIGHTING_COORDS(3, 4)
//UNITY_SHADOW_COORDS(2)
};
v2f vert(appdata v)
{
v2f o;
o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
o.worldPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex);
o.worldNormal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal);
//对第二套UV进行纹理采样
#if defined(LIGHTMAP_ON) || defined(DYNAMICLIGHTMAP_ON)
o.lightmapUV.xy = v.texcoord1 * unity_LightmapST.xy + unity_LightmapST.zw;
#endif
//实现 球谐 或者 环境色 和 顶点照明 的计算
//SH/ambient and vertex lights
#ifndef LIGHTMAP_ON //当此对象没有开启静态烘焙时
#if UNITY_SHOULD_SAMPLE_SH && !UNITY_SAMPLE_FULL_SH_PER_PIXEL
o.sh = 0;
//近似模拟非重要级别的点光在逐顶点上的光照效果
#ifdef VERTEXLIGHT_ON
o.sh += Shade4PointLights(
unity_4LightPosX0,unity_4LightPosY0,unity_4LightPosZ0,
unity_LightColor[0].rgb,unity_LightColor[1].rgb,unity_LightColor[2].rgb,unity_LightColor[3].rgb,
unity_4LightAtten0,o.worldPos,o.worldNormal);
#endif
o.sh = ShadeSHPerVertex(o.worldNormal,o.sh);
#endif
#endif
//2、使用 阴影采样 和 光照衰减的方案的 第二步
UNITY_TRANSFER_LIGHTING(o, v.texcoord2.xy)
//TRANSFER_SHADOW(o)
return o;
}
fixed4 frag(v2f i) : SV_Target
{
//1、准备 SurfaceOutput 的数据
SurfaceOutput o;
//目前先初始化为0，使用Unity自带的方法，把结构体中的内容初始化为0
UNITY_INITIALIZE_OUTPUT(SurfaceOutput, o)
o.Albedo = 1;
o.Normal = i.worldNormal;
//1、代表灯光的衰减效果
//2、实时阴影的采样
UNITY_LIGHT_ATTENUATION(atten, i, i.worldPos);
//2、准备 UnityGIInput 的数据
UnityGIInput giInput;
//初始化
UNITY_INITIALIZE_OUTPUT(UnityGIInput, giInput);
//修改用到的数据
giInput.light.color = _LightColor0;
giInput.light.dir = _WorldSpaceLightPos0;
giInput.worldPos = i.worldPos;
giInput.worldViewDir = normalize(_WorldSpaceCameraPos - i.worldPos);
giInput.atten = atten;
giInput.ambient = 0;
#if UNITY_SHOULD_SAMPLE_SH && !UNITY_SAMPLE_FULL_SH_PER_PIXEL
giInput.ambient = i.sh;
#else
giInput.ambient = 0.0;
#endif
#if defined(DYNAMICLIGHTMAP_ON) || defined(LIGHTMAP_ON)
giInput.lightmapUV = i.lightmapUV;
#endif
//3、准备 UnityGI 的数据
UnityGI gi;
//直接光照数据（主平行光）
gi.light.color = _LightColor0;
gi.light.dir = _WorldSpaceLightPos0;
//间接光照数据(目前先给0)
gi.indirect.diffuse = 0;
gi.indirect.specular = 0;
//GI的间接光照的计算
LightingLambert_GI1(o, giInput, gi);
//查看Unity源码可知，计算间接光照最主要的函数就是
//inline UnityGI UnityGI_Base1(UnityGIInput data, half occlusion, half3 normalWorld)
//所以我们直接给 gi 赋值，可以不使用 LightingLambert_GI1
gi = UnityGI_Base1(giInput, 1, o.Normal);
//GI的直接光照的计算
//我们在得到GI的数据后，对其进行Lambert光照模型计算，即可得到结果
fixed4 c = LightingLambert1(o, gi);
return c;
//return fixed4(gi.indirect.diffuse,1);
//return 1;
}
ENDCG
}
//阴影的投射
Pass
{
//1、设置 "LightMode" = "ShadowCaster"
Tags
{
"LightMode" = "ShadowCaster"
}
CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
//需要添加一个 Unity变体
#pragma multi_compile_shadowcaster
#include "UnityCG.cginc"
//声明消融使用的变量
float _Clip;
sampler2D _DissolveTex;
float4 _DissolveTex_ST;
//2、appdata中声明float4 vertex:POSITION;和half3 normal:NORMAL;这是生成阴影所需要的语义.
//注意：在appdata部分，我们几乎不要去修改名字 和 对应的类型。
//因为，在Unity中封装好的很多方法都是使用这些标准的名字
struct appdata
{
float4 vertex:POSITION;
half3 normal:NORMAL;
float4 uv:TEXCOORD;
};
//3、v2f中添加V2F_SHADOW_CASTER;用于声明需要传送到片断的数据.
struct v2f
{
float4 uv : TEXCOORD;
V2F_SHADOW_CASTER;
};
//4、在顶点着色器中添加TRANSFER_SHADOW_CASTER_NORMALOFFSET(o)，主要是计算阴影的偏移以解决不正确的Shadow Acne和Peter Panning现象.
v2f vert(appdata v)
{
v2f o;
o.uv.zw = TRANSFORM_TEX(v.uv, _DissolveTex);
TRANSFER_SHADOW_CASTER_NORMALOFFSET(o);
return o;
}
//5、在片断着色器中添加SHADOW_CASTER_FRAGMENT(i)
fixed4 frag(v2f i) : SV_Target
{
//外部获取的 纹理 ，使用前都需要采样
fixed4 dissolveTex = tex2D(_DissolveTex, i.uv.zw);
//片段的取舍
clip(dissolveTex.r - _Clip);
SHADOW_CASTER_FRAGMENT(i);
}
ENDCG
}
//在常规的渲染时，是不会被使用的。一般使用时，是在烘焙贴图
// Extracts information for lightmapping, GI (emission, albedo, ...)
// This pass it not used during regular rendering.
Pass
{
Name "META"
Tags
{
"LightMode" = "Meta"
}
CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
#pragma target 2.0
#include "UnityCG.cginc"
#include "UnityMetaPass.cginc"
fixed4 _Color;
struct v2f
{
float4 pos : SV_POSITION;
};
v2f vert(appdata_full v)
{
v2f o;
UNITY_INITIALIZE_OUTPUT(v2f,o)
o.pos = UnityMetaVertexPosition(v.vertex, v.texcoord1.xy, v.texcoord2.xy, unity_LightmapST,
unity_DynamicLightmapST);
return o;
}
half4 frag(v2f i) : SV_Target
{
UnityMetaInput metaIN;
UNITY_INITIALIZE_OUTPUT(UnityMetaInput, metaIN);
metaIN.Albedo = 1;
metaIN.Emission = _Color;
return UnityMetaFragment(metaIN);
}
ENDCG
}
}
CustomEditor "LegacyIlluminShaderGUI"
}
