shader学习摘要（九）unity阴影-Toy模板网

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了shader学习摘要（九）unity阴影。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

前言

在前向渲染中，如果场景中最重要的平行光开启了阴影，unity就会为该光源计算它的阴影映射纹理（shadowmap）。这张阴影映射纹理本质上也是一张深度图，它记录了从该光源的位置出发、能看到的场景中距离它最近的表面位置（深度信息）。

让物体投射阴影

光源设置

我们通过修改光源的light控件下的Shadow Type控制阴影
shader学习摘要（九）unity阴影

Mesh Renderer控件

在unity中，我们通过设置物体的Mesh Renderer组件中的Cast Shadows和Receive Shadows属性来实现接收阴影，
shader学习摘要（九）unity阴影
当我们的Cast Shadows 条件为Two Sided时，我们可以让立方体的所有面都可以计算阴影信息。

统一管理光照衰减和阴影

Shader "Unity Shaders Book/Chapter 9/Shadow" {
	Properties {
		_Diffuse ("Diffuse", Color) = (1, 1, 1, 1)
		_Specular ("Specular", Color) = (1, 1, 1, 1)
		_Gloss ("Gloss", Range(8.0, 256)) = 20
	}
	SubShader {
		Tags { "RenderType"="Opaque" }
		
		Pass {
			// 环境光和第一个光源（平行光）的通道
			Tags { "LightMode"="ForwardBase" }
		
			CGPROGRAM
			
			// 需要添加此声明
			#pragma multi_compile_fwdbase	
			
			#pragma vertex vert
			#pragma fragment frag
			
			// 需要这些文件获得内置宏
			#include "Lighting.cginc"
			#include "AutoLight.cginc"
			
			fixed4 _Diffuse;
			fixed4 _Specular;
			float _Gloss;
			
			struct a2v {
				float4 vertex : POSITION;
				float3 normal : NORMAL;
			};
			
			struct v2f {
				float4 pos : SV_POSITION;
				float3 worldNormal : TEXCOORD0;
				float3 worldPos : TEXCOORD1;
				SHADOW_COORDS(2)
			};
			
			v2f vert(a2v v) {
			 	v2f o;
			 	o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
			 	
			 	o.worldNormal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal);

			 	o.worldPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex).xyz;
			 	
			 	// 将阴影坐标传递到像素着色器
			 	TRANSFER_SHADOW(o);
			 	
			 	return o;
			}
			
			fixed4 frag(v2f i) : SV_Target {
				fixed3 worldNormal = normalize(i.worldNormal);
				fixed3 worldLightDir = normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz);
				
				fixed3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz;

			 	fixed3 diffuse = _LightColor0.rgb * _Diffuse.rgb * max(0, dot(worldNormal, worldLightDir));

			 	fixed3 viewDir = normalize(_WorldSpaceCameraPos.xyz - i.worldPos.xyz);
			 	fixed3 halfDir = normalize(worldLightDir + viewDir);
			 	fixed3 specular = _LightColor0.rgb * _Specular.rgb * pow(max(0, dot(worldNormal, halfDir)), _Gloss);

				fixed atten = 1.0;
				
				fixed shadow = SHADOW_ATTENUATION(i);
				
				return fixed4(ambient + (diffuse + specular) * atten * shadow, 1.0);
			}
			
			ENDCG
		}
	
		Pass {
			// 其他逐像素光源的通道
			Tags { "LightMode"="ForwardAdd" }
			
			Blend One One
		
			CGPROGRAM
			
			// 显然需要此声明
			#pragma multi_compile_fwdadd
			// 使用下面的线条为点光源和聚光灯添加阴影
//			#pragma multi_compile_fwdadd_fullshadows
			
			#pragma vertex vert
			#pragma fragment frag
			
			#include "Lighting.cginc"
			#include "AutoLight.cginc"
			
			fixed4 _Diffuse;
			fixed4 _Specular;
			float _Gloss;
			
			struct a2v {
				float4 vertex : POSITION;
				float3 normal : NORMAL;
			};
			
			struct v2f {
				float4 position : SV_POSITION;
				float3 worldNormal : TEXCOORD0;
				float3 worldPos : TEXCOORD1;
			};
			
			v2f vert(a2v v) {
			 	v2f o;
			 	o.position = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
			 	
			 	o.worldNormal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal);
			 	
			 	o.worldPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex).xyz;
			 	
			 	return o;
			}
			
			fixed4 frag(v2f i) : SV_Target {
				fixed3 worldNormal = normalize(i.worldNormal);
				#ifdef USING_DIRECTIONAL_LIGHT
					fixed3 worldLightDir = normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz);
				#else
					fixed3 worldLightDir = normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz - i.worldPos.xyz);
				#endif

			 	fixed3 diffuse = _LightColor0.rgb * _Diffuse.rgb * max(0, dot(worldNormal, worldLightDir));

			 	fixed3 viewDir = normalize(_WorldSpaceCameraPos.xyz - i.worldPos.xyz);
			 	fixed3 halfDir = normalize(worldLightDir + viewDir);
			 	fixed3 specular = _LightColor0.rgb * _Specular.rgb * pow(max(0, dot(worldNormal, halfDir)), _Gloss);

				#ifdef USING_DIRECTIONAL_LIGHT
					fixed atten = 1.0;
				#else
					float3 lightCoord = mul(unity_WorldToLight, float4(i.worldPos, 1)).xyz;
					fixed atten = tex2D(_LightTexture0, dot(lightCoord, lightCoord).rr).UNITY_ATTEN_CHANNEL;
				#endif
			 	
				return fixed4((diffuse + specular) * atten, 1.0);
			}
			
			ENDCG
		}
	}
	FallBack "Specular"
}

效果图

效果图与上面的立方体相同
shader学习摘要（九）unity阴影

透明度物体的阴影

在计算透明度物体的阴影时，需要正确设置Fallback为` FallBack “Transparent/Cutout/VertexLit”
代码及其注释：


Shader "Unity Shaders Book/Chapter 9/Alpha Test With Shadow" {
	Properties {
		_Color ("Color Tint", Color) = (1, 1, 1, 1)
		_MainTex ("Main Tex", 2D) = "white" {}
		_Cutoff ("Alpha Cutoff", Range(0, 1)) = 0.5
	}
	SubShader {
		Tags {"Queue"="AlphaTest" "IgnoreProjector"="True" "RenderType"="TransparentCutout"}
		
		Pass {
			Tags { "LightMode"="ForwardBase" }
			
			Cull Off
			
			CGPROGRAM
			
			#pragma multi_compile_fwdbase
			
			#pragma vertex vert
			#pragma fragment frag
			
			#include "Lighting.cginc"
			#include "AutoLight.cginc"
			
			fixed4 _Color;
			sampler2D _MainTex;
			float4 _MainTex_ST;
			fixed _Cutoff;
			
			struct a2v {
				float4 vertex : POSITION;
				float3 normal : NORMAL;
				float4 texcoord : TEXCOORD0;
			};
			
			struct v2f {
				float4 pos : SV_POSITION;
				float3 worldNormal : TEXCOORD0;
				float3 worldPos : TEXCOORD1;
				float2 uv : TEXCOORD2;
				SHADOW_COORDS(3)
			};
			
			v2f vert(a2v v) {
			 	v2f o;
			 	o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
			 	
			 	o.worldNormal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal);
			 	
			 	o.worldPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex).xyz;

			 	o.uv = TRANSFORM_TEX(v.texcoord, _MainTex);
			 	
			 	// 将阴影坐标传递到像素着色器
			 	TRANSFER_SHADOW(o);
			 	
			 	return o;
			}
			
			fixed4 frag(v2f i) : SV_Target {
				fixed3 worldNormal = normalize(i.worldNormal);
				fixed3 worldLightDir = normalize(UnityWorldSpaceLightDir(i.worldPos));
				
				fixed4 texColor = tex2D(_MainTex, i.uv);

				clip (texColor.a - _Cutoff);
				
				fixed3 albedo = texColor.rgb * _Color.rgb;
				
				fixed3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz * albedo;
				
				fixed3 diffuse = _LightColor0.rgb * albedo * max(0, dot(worldNormal, worldLightDir));
							 	
			 	// UNITY_LIGHT_ATTENUATION 不仅计算衰减，还有阴影信息
				UNITY_LIGHT_ATTENUATION(atten, i, i.worldPos);
			 	
				return fixed4(ambient + diffuse * atten, 1.0);
			}
			
			ENDCG
		}
	} 
	FallBack "Transparent/Cutout/VertexLit"
}

效果图

shader学习摘要（九）unity阴影

透明度阴影的另一版本

代码几乎相同只是添加了关于阴影的计算，并将Fallback设置成VertexLit,Diffuse等不透明物体使用的Unity Shader。即
： FallBack "Transparent/VertexLit"
代码贴出以供参考

// Upgrade NOTE: replaced '_Object2World' with 'unity_ObjectToWorld'
// Upgrade NOTE: replaced 'mul(UNITY_MATRIX_MVP,*)' with 'UnityObjectToClipPos(*)'

Shader "Unity Shaders Book/Chapter 9/Alpha Blend With Shadow" {
	Properties {
		_Color ("Color Tint", Color) = (1, 1, 1, 1)
		_MainTex ("Main Tex", 2D) = "white" {}
		_AlphaScale ("Alpha Scale", Range(0, 1)) = 1
	}
	SubShader {
		Tags {"Queue"="Transparent" "IgnoreProjector"="True" "RenderType"="Transparent"}
		
		Pass {
			Tags { "LightMode"="ForwardBase" }
			
			ZWrite Off
			Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha
			
			CGPROGRAM
			
			#pragma multi_compile_fwdbase
			
			#pragma vertex vert
			#pragma fragment frag
			
			#include "Lighting.cginc"
			#include "AutoLight.cginc"
			
			fixed4 _Color;
			sampler2D _MainTex;
			float4 _MainTex_ST;
			fixed _AlphaScale;
			
			struct a2v {
				float4 vertex : POSITION;
				float3 normal : NORMAL;
				float4 texcoord : TEXCOORD0;
			};
			
			struct v2f {
				float4 pos : SV_POSITION;
				float3 worldNormal : TEXCOORD0;
				float3 worldPos : TEXCOORD1;
				float2 uv : TEXCOORD2;
				SHADOW_COORDS(3)
			};
			
			v2f vert(a2v v) {
			 	v2f o;
			 	o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
			 	
			 	o.worldNormal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal);
			 	
			 	o.worldPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex).xyz;

			 	o.uv = TRANSFORM_TEX(v.texcoord, _MainTex);
			 	
			 	// Pass shadow coordinates to pixel shader
			 	TRANSFER_SHADOW(o);
			 	
			 	return o;
			}
			
			fixed4 frag(v2f i) : SV_Target {
				fixed3 worldNormal = normalize(i.worldNormal);
				fixed3 worldLightDir = normalize(UnityWorldSpaceLightDir(i.worldPos));
				
				fixed4 texColor = tex2D(_MainTex, i.uv);
				
				fixed3 albedo = texColor.rgb * _Color.rgb;
				
				fixed3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz * albedo;
				
				fixed3 diffuse = _LightColor0.rgb * albedo * max(0, dot(worldNormal, worldLightDir));

			 	// UNITY_LIGHT_ATTENUATION not only compute attenuation, but also shadow infos
				UNITY_LIGHT_ATTENUATION(atten, i, i.worldPos);
			 	
				return fixed4(ambient + diffuse * atten, texColor.a * _AlphaScale);
			}
			
			ENDCG
		}
	} 
	FallBack "Transparent/VertexLit"
	// Or  force to apply shadow
//	FallBack "VertexLit"
}

效果图

shader学习摘要（九）unity阴影

总结

如果我们想要一个物体接收来自其他物体的阴影，就必须在shader中对阴影映射纹理（包括屏幕空间的阴影图）进行采样，把采样结果和最后的光照结果相乘来产生阴影效果。
如果我们想要一个物体向其他物体投射阴影，就必须把该物体加入到光源的阴影映射纹理的计算中，从而让其他物体在对阴影映射纹理采样时可以得到该物体的相关信息。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-474667.html

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