Unity水面Shader实现详解
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Unity水面Shader实现详解
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在Unity中实现逼真的水面效果是许多游戏开发者追求的目标。本文将详细介绍如何通过编写自定义Shader来实现这一效果,包括具体的代码实现和材质设置步骤。
效果预览
Shader代码实现
首先,创建一个新的Shader文件,并命名为"Custom/WaterShader"。以下是完整的Shader代码:
Shader "Custom/WaterShader"
{
Properties {
_WaterTex ("Normal Map (RGB), Foam (A)", 2D) = "white" {}
_WaterTex2 ("Normal Map (RGB), Foam (B)", 2D) = "white" {}
_Tiling ("Wave Scale", Range(0.00025, 0.1)) = 0.25
_WaveSpeed("Wave Speed", Float) = 0.4
_SpecularRatio ("Specular Ratio", Range(10,500)) = 200
_BottomColor("Bottom Color",Color) = (0,0,0,0)
_TopColor("Top Color",Color) = (0,0,0,0)
_Alpha("Alpha",Range(0,1)) = 1
_ReflectionTex("_ReflectionTex", 2D) = "black" {}
_ReflectionLight("ReflectionLight",Range(0,1)) = 0.3
_LightColorSelf ("LightColorSelf",Color) = (1,1,1,1)
_LightDir ("LightDir",vector) = (0,1,0,0)
}
SubShader {
Tags {
"Queue"="Transparent-200"
"RenderType"="Transparent"
"IgnoreProjector" = "True"
"LightMode" = "ForwardBase"
}
LOD 250
Pass{
Lighting On
ZWrite On
Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha
CGPROGRAM
#pragma vertex Vert
#pragma fragment Frag
#include "UnityCG.cginc"
float _Tiling;
float _WaveSpeed;
float _SpecularRatio;
sampler2D _WaterTex;
sampler2D _WaterTex2;
sampler2D _ReflectionTex;
float4 _LightColorSelf;
float4 _LightDir;
float4 _BottomColor;
float4 _TopColor;
float _Alpha;
float _ReflectionLight;
struct v2f
{
float4 position : POSITION;
float3 worldPos : TEXCOORD0;
float3 tilingAndOffset:TEXCOORD2;
float4 screen:TEXCOORD3;
float4 VertColor :TEXCOORD4;
};
v2f Vert(appdata_full v)
{
v2f o;
o.worldPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex);
o.position = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
//uv动画
o.tilingAndOffset.z =frac( _Time.x * _WaveSpeed);
o.tilingAndOffset.xy = o.worldPos.xz*_Tiling;
o.screen = ComputeScreenPos(o.position);
o.VertColor = v.color;
return o;
}
float4 Frag(v2f i):COLOR
{
float3 lightColor=_LightColorSelf.rgb*2;
//世界视向量
float3 worldView = -normalize(i.worldPos - _WorldSpaceCameraPos);
float2 tiling = i.tilingAndOffset.xy;
//法线采样
float4 N1 = tex2D(_WaterTex, tiling.yx +float2(i.tilingAndOffset.z,0));
float4 N2 = tex2D(_WaterTex2, tiling.yx -float2(i.tilingAndOffset.z,0));
//两个法线相加,转世界空间,这里没有unpack,所以法线贴图不需要转normal 法线贴图为0-1 两张加起来为0-2 将其x2-2,转换为-2 --2然后将其normalize,变成-1到1
//在遇到两张法线的情况下 ,一般将法线相加 再normalize
float3 worldNormal = normalize((N1.xyz+N2.xyz)*2-2);
//以垂直的方向代替灯光 跟法线做点积 得到漫反射强度
float LdotN = dot(worldNormal, float3(0,1,0));
fixed2 uv = i.screen.xy/(i.screen.w+0.0001);
uv.y = 1-uv.y;
fixed4 refTex = tex2D (_ReflectionTex,uv + worldNormal.xy*0.02 );
//这个变量一般在Forward渲染路径下使用,存储的是重要的pixel光源方向,没错,的确是使用w来判断这个光源的类型的,一般和_LightColor0配合使用
//float3 LView=_WorldSpaceLightPos0.xyz;
float3 LView = _LightDir.xyz;
//if(_WorldSpaceLightPos0.w == 0.0){
// L = normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz);
// }
// else{
// L = normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz - i.worldPos);
// }
//根据世界法线 ,世界视向量+光向量 得出高光 系数
float dotSpecular = dot(worldNormal, normalize( worldView+LView));
//控制高光的范围
float3 specularReflection = pow(saturate(dotSpecular), _SpecularRatio);
float4 col;
float fresnel = 0.5*LdotN+0.5;
//根据法线的强度 来确定两种颜色之间的混合 ????
col.rgb = lerp(_BottomColor.xyz, _TopColor.xyz, fresnel);
col.rgb = saturate (LdotN) *col.rgb;
//加上高光
col.rgb += specularReflection;
col.rgb = lerp (col.rgb,refTex.rgb*_ReflectionLight,0.7);
//col.rgb +=refTex.rgb*_ReflectionLight;
//加上灯光颜色
col.rgb*=lightColor;
col.rgb *= i.VertColor.rgb;
//控制透明度
col.a =i.VertColor.a * _Alpha;
return col;
}
ENDCG
}
}
FallBack "Diffuse"
}
材质球设置步骤
- 新建一个材质球,并将渲染模式更改为刚刚创建的"Custom/WaterShader"。
- 在材质球属性中,上传两张法线贴图和一张水的照片作为反射贴图。
- 根据需要调整其他参数,如波浪尺度、波浪速度、反射强度等。
通过以上步骤,你就可以在Unity中实现一个基本的水面效果。这个Shader通过结合法线贴图、反射效果和光照计算,能够模拟出较为真实的水面波纹和反射效果。
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