shader篇-阴影

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shader篇-阴影
- 简介
- 投射阴影实现
- 接受阴影
- Unity统一管理光照衰减和阴影
- 透明度物体的阴影

简介

阴影的实现需要2个过程：
一、接受阴影的物体，需要在shader中采样阴影映射纹理，并把采样后结果与光照结果相乘获得阴影效果。
二、一个物体如果想投射阴影，就需要将该物体加入光照映射纹理的计算中，以便被采样时可以获取该物体相关信息。Unity Shader中该过程是又LightgMode 为ShadeowCaster的Pass实现。

投射阴影实现

Unity中，是否让物体投射或接受阴影，是由mesh renderer组件的Cast Shadows和Receive Shadows的设置来实现
不过即便没有设置，如果fallback能调用含LightMode 为ShadowCaster的Pass时，一样能投射阴影，比如说 Fallback “Specualr”，通过回调内置的Specular可以间接调用含有LightMode 为ShadowCaster的Pass。

接受阴影

编写接受阴影的shader时需要#include “AutoLight.cginc”，计算阴影的宏都是来自这个文件。
配置

Properties {_Diffuse ("Diffuse", Color) = (1, 1, 1, 1)_Specular ("Specular", Color) = (1, 1, 1, 1)_Gloss ("Gloss", Range(8.0, 256)) = 20
}
SubShader {
Tags { "RenderType"="Opaque" }Pass {Tags { "LightMode"="ForwardBase" }CGPROGRAM#pragma multi_compile_fwdbase   #pragma vertex vert#pragma fragment frag#include "Lighting.cginc"#include "AutoLight.cginc"fixed4 _Diffuse;fixed4 _Specular;float _Gloss;struct a2v {float4 vertex : POSITION;float3 normal : NORMAL;};struct v2f {float4 pos : SV_POSITION;float3 worldNormal : TEXCOORD0;float3 worldPos : TEXCOORD1;SHADOW_COORDS(2)};

注意：为保证内置宏运行正确，a2v结构体顶点坐标变量名必须
顶点着色器

v2f vert(a2v v) {v2f o;o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);o.worldNormal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal);o.worldPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex).xyz;// 计算阴影值TRANSFER_SHADOW(o);return o;
}

之后，我们使用内置宏SHADOW_ATTENUATION在片元着色器中计算阴影值

Unity统一管理光照衰减和阴影

unity内置了一个宏计算光照衰减和阴影UNITY_LIGHT_ATTENUATION

v2f vert(a2v v) {v2f o;o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);o.worldNormal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal);o.worldPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex).xyz;TRANSFER_SHADOW(o);return o;
}fixed4 frag(v2f i) : SV_Target {fixed3 worldNormal = normalize(i.worldNormal);fixed3 worldLightDir = normalize(UnityWorldSpaceLightDir(i.worldPos));fixed3 diffuse = _LightColor0.rgb * _Diffuse.rgb * max(0, dot(worldNormal, worldLightDir));fixed3 viewDir = normalize(UnityWorldSpaceViewDir(i.worldPos));fixed3 halfDir = normalize(worldLightDir + viewDir);fixed3 specular = _LightColor0.rgb * _Specular.rgb * pow(max(0, dot(worldNormal, halfDir)), _Gloss);UNITY_LIGHT_ATTENUATION(atten, i, i.worldPos);return fixed4((diffuse + specular) * atten, 1.0);
}

这种内置宏可以简化我们某个工作

透明度物体的阴影

对于大多数不透明物体，fallback设为VertexLit就可以得到正确的阴影，但不透明物体就要小心了。

配置

Properties {
_Color ("Color Tint", Color) = (1, 1, 1, 1)
_MainTex ("Main Tex", 2D) = "white" {}
_Cutoff ("Alpha Cutoff", Range(0, 1)) = 0.5
}
SubShader {
Tags {"Queue"="AlphaTest" "IgnoreProjector"="True" "RenderType"="TransparentCutout"}Pass {Tags { "LightMode"="ForwardBase" }Cull OffCGPROGRAM#pragma multi_compile_fwdbase#pragma vertex vert#pragma fragment frag#include "Lighting.cginc"#include "AutoLight.cginc"fixed4 _Color;sampler2D _MainTex;float4 _MainTex_ST;fixed _Cutoff;struct a2v {float4 vertex : POSITION;float3 normal : NORMAL;float4 texcoord : TEXCOORD0;};struct v2f {float4 pos : SV_POSITION;float3 worldNormal : TEXCOORD0;float3 worldPos : TEXCOORD1;float2 uv : TEXCOORD2;SHADOW_COORDS(3)};

注意：SHADOW_COORDS的参数是3，意味着它将占有第四个插值寄存器TEXCOORD3

    FallBack "Transparent/Cutout/VertexLit"
}

还有fallback，这一次不能间接调用Vertexlit了，我们需要直接调用Transparent/Cutout/VertexLit,只有这样才能调用含透明度测试的shader

注意：Unity内置的半透明shader都不会添加阴影，因为半透明物体关闭了深度写入，必须处理好渲染顺序，否则阴影处理会非常复杂