UnityShader凹凸感

1、_TexelSize：纹理以这个为后缀，后2个则是像素的数量如256x128。那么后2个就是256和128。而前两个值为x = 1/256, y = 1 / 128

2、有限差分近似

image.png

根据这个图来理解编写，利用两点之间切线表示其深度

void InitializeFragmentNormal(inout Interpolator i){float2 delta = float2(_HeightMap_TexelSize.x, 0); //如何贴图为256x128的 那么delta = 1 / 256float h1 = tex2D(_HeightMap, i.uv); //普通采样float h2 = tex2D(_HeightMap, i.uv + delta); //向后挪一个像素采样// y结合上图， 会发现是斜率//i.normal = float3(1, (h2-h1)/delta.x, 0); 或者 i.normal = float3(delta.x, h2-h1, 0);i.normal = normalize(i.normal);
}

注意此时得到是切线，并不是真正的法线，而是切线，也就是图中红色的部分
真正的法线绕旋z轴90度i.normal = float3(h1-h2, 1, 0);
这个旋转怎么理解？
得到的这个切线由于delta很小可以理解为(0, h2-h1, 0)，然后右乘z轴旋转的旋转矩阵，其中旋转角度为90度。最终得到(h1-h2, 0, 0)，而y轴变成了1，是为了让没有那么明显的差异感，进行了缩放。

3、中心差法：教程中提到了中心差法：
其实就是不在原来的顶点处直接取值为h1,而是向后偏移原来的一般。但是x的总距离是没有变化的

//中心差法float2 delta = float2(_HeightMap_TexelSize.x * 0.5, 0);float h1 = tex2D(_HeightMap, i.uv - delta);float h2 = tex2D(_HeightMap, i.uv + delta);i.normal = float3(h1 - h2, 1, 0);

效果是更好与高度场对齐，并不会改变形状注意：此时是x轴向维度的，并没有y轴维度的

4、添加uv中的v的维度，此时平面时yz面

//另一个维度float2 deltaV = float2(0, _HeightMap_TexelSize.y * 0.5);float v1 = tex2D(_HeightMap, i.uv - deltaV);float v2 = tex2D(_HeightMap, i.uv + deltaV);//切线为 float3(0, v2-v1, deltaV) =>(缩放) float3(0, v2-v1, 1)//绕x轴转-90度, 这里右乘的是x轴旋转矩阵float3(0， 1， v1-v2)i.normal = float3(0, 1, v1-v2);

5、通过UV2个维度的切线构造生产法向量

float3 tu = float3(1, h2-h1, 0); //u切线float3 tv = float3(0, v2-v1, 1); //v 方向的切线//通过叉乘 可以确定垂直于这2条切线的向量 从而成为法向量i.normal = cross(tv, tu);

注意：tv和tu两个不能互换，因为叉乘有2个方向

6、法线贴图
假如有多个纹理图，我们需要进行差分近似采样就需要进行多次，这样很浪费。所以我们将纹理图设置为Normal Map，并勾选Create From Grayscale应用。将得到法线贴图(法线贴图为什么是便蓝色的？因为其将向上的向量存储在z变量，对应RGB中的Blue颜色)

7、使用法线贴图

//非DXT5 移动端i.normal = tex2D(_NormalMap, i.uv).xyz * 2 - 1;  //将其归一至 -1 ～ 1i.normal = i.normal.xzy; //zy交换

//支持DXT5i.normal.xy = tex2D(_NormalMap, i.uv).wy * 2 - 1;  //DXT5只用2个通道存储，x存储在a通道， y存储在y//根据上图，法线是单位向量，所有距离是1，可以通过xy计算出zi.normal.z = sqrt(1 - saturate(dot(i.normal.xy, i.normal.xy)));i.normal = i.normal.xzy;

8、缩放凹凸 向上的向量存储在z方向向量中，所以我们可以缩放xy从而达到缩放z的效果

// _BumpScale = 0时平面将会变得平坦， 越大将会越凹凸i.normal.xy = tex2D(_NormalMap, i.uv).wy * 2 - 1;  //将其归一至 -1 ～ 1i.normal.xy = _BumpScale * i.normal.xy;

其中Unity自带函数

//使用unity自带的函数 进行法线纹理的解码和缩放i.normal = UnpackScaleNormal(tex2D(_NormalMap, i.uv), _BumpScale);i.normal = i.normal.xzy;

9、细节法线

同样细节法线和普通法线纹理差不多，只是利用细节uv进行采样而已//细节法线贴图i.normal = UnpackScaleNormal(tex2D(_DetailNormalMap, i.uv.zw), _DetailBumpScale);

10、融合法线:BlendNormals可以将2个法线混合，并且使用的是泛白混合(原理用得到了再看原理)

//细节法线贴图float3 detailNormal = UnpackScaleNormal(tex2D(_DetailNormalMap, i.uv.zw), _DetailBumpScale);i.normal = BlendNormals(mainNormal, detailNormal);i.normal = i.normal.xzy;// i.normal = normalize(i.normal);

此处连接切线空间文章

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