Shader学习的基础知识（三十一）水波效果

效果如图(移动端截图)：

水波效果也可以使用噪声纹理来实现，通过作为高度图并不段改变法线方向。我们会使用时间变量来对噪声纹理进行采样，再进行反射+折射计算。

我们使用一张立方体为环境纹理，并在列线空间下对像素坐标进行偏移，再使用该坐标进行屏幕采样，从而模拟折射效果。

水波是由一张噪声纹理生成的，随着时间不断变化，再用菲涅耳系数进行混合。
菲涅耳系数：
fresnel=pow(1-max(0,v.n),4)
v是视角方向,n是法线方向，夹角越小说明面越面向镜头，也就越亮。

先成立方体纹理，具体操作如下：
传送门：https://blog.csdn.net/ww1351646544/article/details/88389655
再准备一张水波图片与水波纹理的法线贴图。

解释在代码中:

Shader "Unity Shaders Book/Chapter 15/Water Wave" {Properties {//水面颜色_Color ("Main Color", Color) = (0, 0.15, 0.115, 1)//水面波纹_MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" {}//水波法线_WaveMap ("Wave Map", 2D) = "bump" {}//立方体纹理_Cubemap ("Environment Cubemap", Cube) = "_Skybox" {}//水波X偏移速度_WaveXSpeed ("Wave Horizontal Speed", Range(-0.1, 0.1)) = 0.01//水波Y偏移速度_WaveYSpeed ("Wave Vertical Speed", Range(-0.1, 0.1)) = 0.01//方向_Distortion ("Distortion", Range(0, 100)) = 10}SubShader {Tags { "Queue"="Transparent" "RenderType"="Opaque" }//抓取屏幕纹理并存在_RefractionTex中GrabPass { "_RefractionTex" }Pass {Tags { "LightMode"="ForwardBase" }CGPROGRAM#include "UnityCG.cginc"#include "Lighting.cginc"#pragma multi_compile_fwdbase#pragma vertex vert#pragma fragment fragfixed4 _Color;sampler2D _MainTex;float4 _MainTex_ST;sampler2D _WaveMap;float4 _WaveMap_ST;samplerCUBE _Cubemap;fixed _WaveXSpeed;fixed _WaveYSpeed;float _Distortion;  sampler2D _RefractionTex;float4 _RefractionTex_TexelSize;struct a2v {float4 vertex : POSITION;float3 normal : NORMAL;float4 tangent : TANGENT; float4 texcoord : TEXCOORD0;};struct v2f {float4 pos : SV_POSITION;float4 scrPos : TEXCOORD0;float4 uv : TEXCOORD1;float4 TtoW0 : TEXCOORD2;  float4 TtoW1 : TEXCOORD3;  float4 TtoW2 : TEXCOORD4; };v2f vert(a2v v) {v2f o;o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);o.scrPos = ComputeGrabScreenPos(o.pos);//按坐标为纹理采样位置和缩放o.uv.xy = TRANSFORM_TEX(v.texcoord, _MainTex);o.uv.zw = TRANSFORM_TEX(v.texcoord, _WaveMap);float3 worldPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex).xyz;  fixed3 worldNormal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal);  fixed3 worldTangent = UnityObjectToWorldDir(v.tangent.xyz);  fixed3 worldBinormal = cross(worldNormal, worldTangent) * v.tangent.w; //列排三个向量的元素形成世界空间的转换矩阵o.TtoW0 = float4(worldTangent.x, worldBinormal.x, worldNormal.x, worldPos.x);  o.TtoW1 = float4(worldTangent.y, worldBinormal.y, worldNormal.y, worldPos.y);  o.TtoW2 = float4(worldTangent.z, worldBinormal.z, worldNormal.z, worldPos.z);  return o;}fixed4 frag(v2f i) : SV_Target {//世界坐标位置float3 worldPos = float3(i.TtoW0.w, i.TtoW1.w, i.TtoW2.w);//顶点位置转视角空间fixed3 viewDir = normalize(UnityWorldSpaceViewDir(worldPos));//速度：xy分量与时间相乘以达到随时间移动的效果float2 speed = _Time.y * float2(_WaveXSpeed, _WaveYSpeed);//取切线空间中的法线(图片RenderType要改为Normal)//取法线纹理并与速度偏移相加fixed3 bump1 = UnpackNormal(tex2D(_WaveMap, i.uv.zw + speed)).rgb;fixed3 bump2 = UnpackNormal(tex2D(_WaveMap, i.uv.zw - speed)).rgb;fixed3 bump = normalize(bump1 + bump2);//偏移乘以偏移的方向得到最后的偏移量float2 offset = bump.xy * _Distortion * _RefractionTex_TexelSize.xy;//修改屏幕采样坐标i.scrPos.xy = offset * i.scrPos.z + i.scrPos.xy;//用偏移的坐标对屏幕进行采样fixed3 refrCol = tex2D( _RefractionTex, i.scrPos.xy/i.scrPos.w).rgb;//偏移量转到世界空间bump = normalize(half3(dot(i.TtoW0.xyz, bump), dot(i.TtoW1.xyz, bump), dot(i.TtoW2.xyz, bump)));//主图加速度制作偏移效果fixed4 texColor = tex2D(_MainTex, i.uv.xy + speed);//光线反射fixed3 reflDir = reflect(-viewDir, bump);//反射颜射fixed3 reflCol = texCUBE(_Cubemap, reflDir).rgb * texColor.rgb * _Color.rgb;//菲涅尔系数fixed fresnel = pow(1 - saturate(dot(viewDir, bump)), 4);fixed3 finalColor = reflCol * fresnel + refrCol * (1 - fresnel);return fixed4(finalColor, 1);}ENDCG}}// Do not cast shadowFallBack Off
}

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