UnityShder法线贴图

概念

1.通过改变法线的方向，间接的影响光照

2.法线贴图是将法线的方向转换成color储存在贴图的每个像素里

3.法线的方向每个分量的值是-1-1，贴图的color值是0-1向量换算成color每个分量（normal+1）/2，color换算成法线就（pixel*2-1）

法线贴图储存法线的空间

既然法线贴图像素储存的是法线，那处于那个坐标空间呢

贴图里储存那个空间的法线都是可以的，为什么都是储存的是切线空间下的坐标呢

如果储存模型空间，发生了改变，那么法线信息就会错误，切线空间下就不同

储存在世界和模型空间的耦合性

想象一下如果贴图里存储的是世界空间下的法线，模型发生旋转，顶点的位置发生改变，顶点和贴图中的n位置绑定，n中储存的法线法向不变，就会出现错误，模型空间同理

代码示例

Shader "Unlit/012"
{Properties{_MainTex("MainTex", 2D) = "white" {}_BumpMap("Normal Map", 2D) = "bump" {}_BumpScale("Bump Scale", float) = 1_Diffuse("Diffuse", Color) = (1,1,1,1)_Specular("Specular", Color) = (1,1,1,1)_Gloss("Gloss", Range(1,256)) = 5}SubShader{Tags { "RenderType"="Opaque" }LOD 100Pass{CGPROGRAM#pragma vertex vert#pragma fragment frag#include "UnityCG.cginc"#include "Lighting.cginc"sampler2D _MainTex;float4 _MainTex_ST;sampler2D _BumpMap;float4 _BumpMap_ST;float _BumpScale;fixed4 _Diffuse;fixed4 _Specular;float _Gloss;struct v2f{float4 vertex : SV_POSITION;fixed3 lightDir: TEXCOORD0;float3 viewDir: TEXCOORD1;float2 uv : TEXCOORD2;float2 normalUv : TEXCOORD3;};v2f vert (appdata_tan v){v2f o;//将顶点转到世界空间o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);            o.uv = TRANSFORM_TEX(v.texcoord, _MainTex);   o.normalUv = TRANSFORM_TEX(v.texcoord,_BumpMap);//float3 binormal = cross(v.normal,v.tangent.xyz);//构建模型空间到切线空间矩阵//float3x3 rotation = float3x3(v.tangent.xyz, binormal,v.normal);TANGENT_SPACE_ROTATION;//求切线空间光源方向及视角方向o.lightDir = mul(rotation, ObjSpaceLightDir(v.vertex)).xyz;o.viewDir = mul(rotation, ObjSpaceViewDir(v.vertex)).xyz;return o;}fixed4 frag (v2f i) : SV_Target{fixed3 tangentLightDir = normalize(i.lightDir);fixed3 tangentviewDir = normalize(i.viewDir);fixed4 packedNormal = tex2D(_BumpMap,i.normalUv);//tangentNormal.xy = (packedNormal.xy * 2 - 1) * _BumpScale;fixed3 tangentNormal = UnpackNormal(packedNormal);tangentNormal.xy *= _BumpScale;tangentNormal.z = sqrt(1 - saturate(dot(tangentNormal.xy,tangentNormal.xy)));//环境光fixed3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz;fixed3 albedo = tex2D(_MainTex,i.uv).rgb;//漫反射fixed3 diffuse = _LightColor0.rgb * albedo * _Diffuse.rgb * (dot(tangentLightDir,tangentNormal)*0.5+0.5);//高光反射fixed3 halfDir = normalize(tangentLightDir + tangentviewDir);fixed3 color = ambient + diffuse ;return fixed4(color,1);}ENDCG}}
}

代码思路

漫反射的强度是根据光线方向，和法线夹角的cos计算的

从贴图解析法线方向，将从unityshder获取模型空间光线方向，将其转到切线空间。

通过获取的切线和光线方向计算每个片元color的强度

函数介绍

TANGENT_SPACE_ROTATION;

这个指令会构建一个从模型空间到切线空间的旋转矩阵，矩阵的name为rotation，和

float3 binormal = cross(v.normal,v.tangent.xyz);
float3x3 rotation = float3x3(v.tangent.xyz, binormal,v.normal);

是相同的。

数学概念

sqrt(1 - dot(tangentNormal.xy,tangentNormal.xy));

解析的法线一定是一个单位向量，任意一个直角三角形的a方+b方=c方

c表示向量的模，1-a方=b方 b方的sqrt就=b的length

旋转矩阵

Ap=换算后的切线向量

Oc=模型空间到切线空间的偏移值

矩阵里的Xc，Yc，Zc表示模型空间X轴Y轴Z轴的单位向量

我这里讲的要是不太清除，可以去看看过渡矩阵和空间变换

UnpackNormal(packedNormal);

表示的是将像素的颜色值转成法线的方向

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