AR中虚拟物体投射阴影的Unity Shader实现

在开发AR应用中如果虚拟物体能"投射阴影到现实环境中"，沉浸感会大大增加.而且大多数AR应用都会这么做。

在网上查找相关的实现，社区文章不少，但是几乎都是转载的AR 中的阴影与浮现效果（Unity实现）这篇文章https://blog.csdn.net/u012842807/article/details/46730203。这种解决方案虽然可以实现AR阴影，但是在开启HDR后，其承接阴影的平面就清晰可见，露出破绽(请大神解释一下原因)。

于是受其启发，使用Unlit Shader实现了另一种方案，分享一下:

先演示一下效果:

虚拟的小人向桌面投出了影子，以假乱真

经常写Shader的同学应该知道其实编写一个能接受影子的Shader并不是一件难事，只需要添加以下影子三剑客——SHADOW_COORDS、TRANSFER_SHADOW、SHADOW_ATTENUATION三个宏。关键就是最后一个宏SHADOW_ATTENUATION，这个宏返回一个fixed的值，表示了光照衰减。该值在越没有影子的时候，越接近1，在影子越浓烈的地方越接近0。因此，这个光照衰减就是我们解决问题的关键，可以让我们写出一个只渲染阴影的Shader。

直接上代码:

Shader "ChuckLee/ARShadow"
{
	Properties
	{
		_ShadowColor ("Shadow Color", Color) = (0.1, 0.1, 0.1, 0.53)
	}
	SubShader
	{
		Tags { "RenderType"="Transparent" "Queue"="Geometry+1"}
		Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha 

		Pass
		{
			Tags { "LightMode"="ForwardBase" }

			CGPROGRAM
			#pragma vertex vert
			#pragma fragment frag
			#pragma multi_compile_fwdbase
			
			#include "UnityCG.cginc"
			#include "AutoLight.cginc" 

			struct appdata
			{
				float4 vertex : POSITION;
			};

			struct v2f
			{
				float4 pos : SV_POSITION;
				SHADOW_COORDS(2)
			};

			fixed4 _ShadowColor;
			
			v2f vert (appdata v)
			{
				v2f o;
				o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
				TRANSFER_SHADOW(o);
				return o;
			}
			
			fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
			{
				fixed atten = SHADOW_ATTENUATION(i);
				return fixed4(_ShadowColor.rgb,saturate(1-atten)*_ShadowColor.a);
			}
			ENDCG
		}
	}
	FallBack "Diffuse"
}

关键在于片元着色器的这段

fixed atten = SHADOW_ATTENUATION(i);
return fixed4(_ShadowColor.rgb,saturate(1-shadow)*_ShadowColor.a);

我们取1和atten的差，归到(0,1)区间，然后乘以_ShadowColor的alpha值，最终作为输出片元的alpha值。saturate(1-shadow)*_ShadowColor.a在非阴影区域内为0,开启透明混合以后，此处是透明的，所以非阴影部分不会得到提现，而阴影区域得到大于零的值，并根据_ShadowColor 的值被渲染出想要的颜色和柔和度。

用这个Shader建立一个Materia放在Qaud上,把Qaud放在"地面"上就可以了，它其他物体投来的接受阴影，并且只渲染这个阴影。

(宏要联系上下文，比如宏TRANSFER_SHADOW的定义中有"ComputeScreenPos(o.pos)"(把顶点从裁剪空间向屏幕空间变换)，所以在结构v2f你只能给顶点坐标变量起名pos，写成float4 blabla : SV_POSITION是不行。)

原文：https://zhuanlan.zhihu.com/p/30238772

AR中虚拟物体投射阴影的Unity Shader实现

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