Unity中URP下的SimpleLit片元着色器

文章目录

  • 前言
  • 一、SimpleLit片元着色器大体框架
    • 1、传入 和 返回
    • 2、GPU实例化部分
    • 3、准备 BlinnPhong 光照模型计算需要的 SurfaceData
    • 4、准备 BlinnPhong 光照模型计算需要的 InputData
    • 5、进行 BlinnPhong 的计算、雾效颜色混合及透明度计算
  • 二、准备SurfaceData
    • 1、SurfaceData结构体包含什么:
    • 2、初始化SurfaceData:
    • 3、漫反射颜色及透明度计算
    • 4、混合漫反射颜色 与 透明度
    • 5、玻璃效果纹理采样、金属度、镜面反射颜色 及 光滑度
    • 6、自发光纹理采样
    • 在这里插入图片描述
  • 三、准备InputData
    • 1、InputData结构体包含什么
    • 2、初始化InputData
    • 1、法线贴图相关
    • 2、视线向量计算 及计算前的向量归一化
    • 3、阴影因子计算
    • 4、额外灯相关计算
    • 5、全局光照相关计算
    • 6、光照贴图相关计算

前言

在上篇文章中,我们了解了Unity中URP下SimpleLit中的顶点着色器。

我们在这篇文章中,来了解一下Unity中URP下SimpleLit中的片元着色器。有助于我们之后写自己的光照Shader。


一、SimpleLit片元着色器大体框架

1、传入 和 返回

  • 这里传入参数为 顶点着色器输出的Varyings结构体
  • 返回结果用 out修饰来代替函数前的返回类型

2、GPU实例化部分

3、准备 BlinnPhong 光照模型计算需要的 SurfaceData

4、准备 BlinnPhong 光照模型计算需要的 InputData

5、进行 BlinnPhong 的计算、雾效颜色混合及透明度计算

由此可以看出:SimpleLit 的片元着色器中

我们最重要的部分是:

  1. 准备SurfaceData
  2. 准备InputData
  3. 最后 BlinnPhong 的计算

二、准备SurfaceData

1、SurfaceData结构体包含什么:

  1. albedo:漫反射颜色
  2. specular:镜面反射颜色
  3. metallic:金属度
  4. smoothness:平滑度
  5. normalTS:法线
  6. emission:自发光颜色

2、初始化SurfaceData:

3、漫反射颜色及透明度计算

  • 透明度计算时,会把漫反射透明度 和 主颜色透明度进行相乘混合
  • AlphaDiscard:对透明度做处理

4、混合漫反射颜色 与 透明度

  • 用我们的漫反射颜色 与 主要颜色混合
  • 用我们的透明度 与 输出颜色混合

5、玻璃效果纹理采样、金属度、镜面反射颜色 及 光滑度

6、自发光纹理采样

三、准备InputData

1、InputData结构体包含什么

  • positionWS、positionCS:顶点在世界空间 和 齐次裁剪空间下的数据
  • normalWS:世界空间下的法线数据
  • viewDirectionWS:视线向量
  • shadowCoord:阴影相关
  • fogCoord:雾效混合因子
  • vertexLighting:顶点光照颜色
  • bakedGI:全局光照烘焙颜色
  • shadowMask:阴影遮罩
  • tangentToWorld:切线转化到世界空间的转化矩阵

2、初始化InputData

复制代码
void InitializeInputData(Varyings input, half3 normalTS, out InputData inputData)
            {
                inputData = (InputData)0;

                inputData.positionWS = input.positionWS;

                #ifdef _NORMALMAP
        half3 viewDirWS = half3(input.normalWS.w, input.tangentWS.w, input.bitangentWS.w);
        inputData.tangentToWorld = half3x3(input.tangentWS.xyz, input.bitangentWS.xyz, input.normalWS.xyz);
        inputData.normalWS = TransformTangentToWorld(normalTS, inputData.tangentToWorld);
                #else
                half3 viewDirWS = GetWorldSpaceNormalizeViewDir(inputData.positionWS);
                inputData.normalWS = input.normalWS;
                #endif

                inputData.normalWS = NormalizeNormalPerPixel(inputData.normalWS);
                viewDirWS = SafeNormalize(viewDirWS);

                inputData.viewDirectionWS = viewDirWS;

                #if defined(REQUIRES_VERTEX_SHADOW_COORD_INTERPOLATOR)
        inputData.shadowCoord = input.shadowCoord;
                #elif defined(MAIN_LIGHT_CALCULATE_SHADOWS)
        inputData.shadowCoord = TransformWorldToShadowCoord(inputData.positionWS);
                #else
                inputData.shadowCoord = float4(0, 0, 0, 0);
                #endif

                #ifdef _ADDITIONAL_LIGHTS_VERTEX
        inputData.fogCoord = InitializeInputDataFog(float4(inputData.positionWS, 1.0), input.fogFactorAndVertexLight.x);
        inputData.vertexLighting = input.fogFactorAndVertexLight.yzw;
                #else
                inputData.fogCoord = InitializeInputDataFog(float4(inputData.positionWS, 1.0), input.fogFactor);
                inputData.vertexLighting = half3(0, 0, 0);
                #endif

                #if defined(DYNAMICLIGHTMAP_ON)
    inputData.bakedGI = SAMPLE_GI(input.staticLightmapUV, input.dynamicLightmapUV, input.vertexSH, inputData.normalWS);
                #else
                inputData.bakedGI = SAMPLE_GI(input.staticLightmapUV, input.vertexSH, inputData.normalWS);
                #endif

                inputData.normalizedScreenSpaceUV = GetNormalizedScreenSpaceUV(input.positionCS);
                inputData.shadowMask = SAMPLE_SHADOWMASK(input.staticLightmapUV);

                #if defined(DEBUG_DISPLAY)
                #if defined(DYNAMICLIGHTMAP_ON)
    inputData.dynamicLightmapUV = input.dynamicLightmapUV.xy;
                #endif
                #if defined(LIGHTMAP_ON)
    inputData.staticLightmapUV = input.staticLightmapUV;
                #else
    inputData.vertexSH = input.vertexSH;
                #endif
                #endif
            }

1、法线贴图相关

2、视线向量计算 及计算前的向量归一化

3、阴影因子计算

4、额外灯相关计算

5、全局光照相关计算

6、光照贴图相关计算

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