Cg 程式設計/Unity/光澤紋理
本教程涵蓋 **部分光澤、紋理表面的逐畫素光照**。
它結合了 “紋理球體”部分 和 “平滑鏡面反射”部分 的著色器程式碼，以計算逐畫素光照，使用紋理的 RGB 分量來確定漫反射材料顏色，以及使用相同紋理的 A 分量來確定鏡面反射的強度。如果您還沒有閱讀過這些部分，現在是一個非常好的機會去閱讀它們。
在 “光照紋理表面”部分 中，漫反射的材料常數由紋理影像的 RGB 分量決定。這裡我們擴充套件了這種技術，並透過相同紋理影像的 A (alpha) 分量來確定鏡面反射的強度。僅使用一個紋理提供了顯著的效能優勢，特別是由於在某些情況下，RGBA 紋理查詢與 RGB 紋理查詢一樣昂貴。
如果紋理影像的“光澤”（即鏡面反射的強度）編碼在 RGBA 紋理影像的 A (alpha) 分量中，我們可以簡單地將鏡面反射的材料常數 與紋理影像的 alpha 分量相乘。 在 “鏡面反射”部分 中引入，並出現在 Phong 反射模型的鏡面反射項中
如果與紋理影像的 alpha 分量相乘，則該項達到最大值（即表面光澤），其中 alpha 為 1，並且它為 0（即表面完全不光澤），其中 alpha 為 0。
著色器程式碼是 “平滑鏡面反射”部分 中的逐畫素光照和 “紋理球體”部分 中的紋理的組合。與 “光照紋理表面”部分 類似，textureColor 中紋理顏色的 RGB 分量乘以漫反射材料顏色 _Color。
在左側的特定紋理影像中，水的 alpha 分量為 0，陸地的 alpha 分量為 1。但是，應該是水具有光澤，而陸地沒有光澤。因此，對於這個特定的影像，我們應該將鏡面材料顏色乘以 (1.0 - textureColor.a)。另一方面，普通的 gloss map 需要乘以 textureColor.a。（請注意，對著色器程式進行這種修改是多麼容易。）
Shader "Cg per-pixel lighting with texture" {
Properties {
_MainTex ("RGBA Texture For Material Color", 2D) = "white" {}
_Color ("Diffuse Material Color", Color) = (1,1,1,1)
_SpecColor ("Specular Material Color", Color) = (1,1,1,1)
_Shininess ("Shininess", Float) = 10
}
SubShader {
Pass {
Tags { "LightMode" = "ForwardBase" }
// pass for ambient light and first light source
CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
#include "UnityCG.cginc"
uniform float4 _LightColor0;
// color of light source (from "Lighting.cginc")
// User-specified properties
uniform sampler2D _MainTex;
uniform float4 _Color;
uniform float4 _SpecColor;
uniform float _Shininess;
struct vertexInput {
float4 vertex : POSITION;
float3 normal : NORMAL;
float4 texcoord : TEXCOORD0;
};
struct vertexOutput {
float4 pos : SV_POSITION;
float4 posWorld : TEXCOORD0;
float3 normalDir : TEXCOORD1;
float4 tex : TEXCOORD2;
};
vertexOutput vert(vertexInput input)
{
vertexOutput output;
float4x4 modelMatrix = unity_ObjectToWorld;
float4x4 modelMatrixInverse = unity_WorldToObject;
output.posWorld = mul(modelMatrix, input.vertex);
output.normalDir = normalize(
mul(float4(input.normal, 0.0), modelMatrixInverse).xyz);
output.tex = input.texcoord;
output.pos = UnityObjectToClipPos(input.vertex);
return output;
}
float4 frag(vertexOutput input) : COLOR
{
float3 normalDirection = normalize(input.normalDir);
float3 viewDirection = normalize(
_WorldSpaceCameraPos - input.posWorld.xyz);
float3 lightDirection;
float attenuation;
float4 textureColor = tex2D(_MainTex, input.tex.xy);
if (0.0 == _WorldSpaceLightPos0.w) // directional light?
{
attenuation = 1.0; // no attenuation
lightDirection =
normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz);
}
else // point or spot light
{
float3 vertexToLightSource =
_WorldSpaceLightPos0.xyz - input.posWorld.xyz;
float distance = length(vertexToLightSource);
attenuation = 1.0 / distance; // linear attenuation
lightDirection = normalize(vertexToLightSource);
}
float3 ambientLighting = textureColor.rgb
* UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.rgb * _Color.rgb;
float3 diffuseReflection = textureColor.rgb
* attenuation * _LightColor0.rgb * _Color.rgb
* max(0.0, dot(normalDirection, lightDirection));
float3 specularReflection;
if (dot(normalDirection, lightDirection) < 0.0)
// light source on the wrong side?
{
specularReflection = float3(0.0, 0.0, 0.0);
// no specular reflection
}
else // light source on the right side
{
specularReflection = attenuation * _LightColor0.rgb
* _SpecColor.rgb * (1.0 - textureColor.a)
// for usual gloss maps: "... * textureColor.a"
* pow(max(0.0, dot(
reflect(-lightDirection, normalDirection),
viewDirection)), _Shininess);
}
return float4(ambientLighting + diffuseReflection
+ specularReflection, 1.0);
}
ENDCG
}
Pass {
Tags { "LightMode" = "ForwardAdd" }
// pass for additional light sources
Blend One One // additive blending
CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
#include "UnityCG.cginc"
uniform float4 _LightColor0;
// color of light source (from "Lighting.cginc")
// User-specified properties
uniform sampler2D _MainTex;
uniform float4 _Color;
uniform float4 _SpecColor;
uniform float _Shininess;
struct vertexInput {
float4 vertex : POSITION;
float3 normal : NORMAL;
float4 texcoord : TEXCOORD0;
};
struct vertexOutput {
float4 pos : SV_POSITION;
float4 posWorld : TEXCOORD0;
float3 normalDir : TEXCOORD1;
float4 tex : TEXCOORD2;
};
vertexOutput vert(vertexInput input)
{
vertexOutput output;
float4x4 modelMatrix = unity_ObjectToWorld;
float4x4 modelMatrixInverse = unity_WorldToObject;
output.posWorld = mul(modelMatrix, input.vertex);
output.normalDir = normalize(
mul(float4(input.normal, 0.0), modelMatrixInverse).xyz);
output.tex = input.texcoord;
output.pos = UnityObjectToClipPos(input.vertex);
return output;
}
float4 frag(vertexOutput input) : COLOR
{
float3 normalDirection = normalize(input.normalDir);
float3 viewDirection = normalize(
_WorldSpaceCameraPos - input.posWorld.xyz);
float3 lightDirection;
float attenuation;
float4 textureColor = tex2D(_MainTex, input.tex.xy);
if (0.0 == _WorldSpaceLightPos0.w) // directional light?
{
attenuation = 1.0; // no attenuation
lightDirection =
normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz);
}
else // point or spot light
{
float3 vertexToLightSource =
_WorldSpaceLightPos0.xyz - input.posWorld.xyz;
float distance = length(vertexToLightSource);
attenuation = 1.0 / distance; // linear attenuation
lightDirection = normalize(vertexToLightSource);
}
float3 diffuseReflection = textureColor.rgb
* attenuation * _LightColor0.rgb * _Color.rgb
* max(0.0, dot(normalDirection, lightDirection));
float3 specularReflection;
if (dot(normalDirection, lightDirection) < 0.0)
// light source on the wrong side?
{
specularReflection = float3(0.0, 0.0, 0.0);
// no specular reflection
}
else // light source on the right side
{
specularReflection = attenuation * _LightColor0.rgb
* _SpecColor.rgb * (1.0 - textureColor.a)
// for usual gloss maps: "... * textureColor.a"
* pow(max(0.0, dot(
reflect(-lightDirection, normalDirection),
viewDirection)), _Shininess);
}
return float4(diffuseReflection
+ specularReflection, 1.0);
// no ambient lighting in this pass
}
ENDCG
}
}
Fallback "Specular"
}
對上述特定紋理影像進行的有用修改是，在 alpha 分量為 0 的地方將漫反射材料顏色設定為深藍色。
如 “平滑鏡面反射”部分 中所述，鏡面反射通常不能很好地使用逐頂點光照渲染。但是，有時由於效能限制別無選擇。為了在 “光照紋理表面”部分 的著色器程式碼中包含 gloss map，兩個通道的片段著色器都應該用以下程式碼替換
float4 frag(vertexOutput input) : COLOR
{
float4 textureColor = tex2D(_MainTex, input.tex.xy);
return float4(input.specularColor * (1.0 - textureColor.a) +
input.diffuseColor * textureColor.rgb, 1.0);
}
請注意，普通的 gloss map 需要乘以 textureColor.a 而不是 (1.0 - textureColor.a)。
恭喜！您完成了關於 gloss map 的重要教程。我們已經瞭解了
- 什麼是 gloss map。
- 如何為逐畫素光照實現它。
- 如何為逐頂點光照實現它。
如果您還想了解更多
- 關於逐畫素光照（不使用紋理），您應該閱讀 “平滑鏡面反射”部分.
- 關於紋理，您應該閱讀 “紋理球體”部分.
- 關於使用紋理的逐頂點光照，您應該閱讀 “光照紋理表面”部分.
除非另有說明，本頁上的所有示例原始碼均授予公有領域。