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。

Unity中URP下的SimpleLit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：

准备SurfaceData

准备InputData

最后 BlinnPhong 的计算

二、准备SurfaceData

1、SurfaceData结构体包含什么：

albedo：漫反射颜色
specular：镜面反射颜色
metallic：金属度
smoothness：平滑度
normalTS：法线
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

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
            }