庄懂课L09

Fresnel_SF

无黑盒：法线方向点积视角方向，得到一个中间白四周黑的效果，然后再用One Minus节点取反，用Power节点控制菲尼尔的强度

SF简易版连法：一个SIider控制强度，然后一个Fresnel节点。自己连的时候比较推荐使用这个简易连法

MatCap_SF（动起来有点假）

算法：将nDir从切线空间转到观察空间，取RG通道Remap到（0~1），作为uv对Matcap图采样；

叠加菲涅尔效果模拟金属和非金属不同质感

什么是CubeMap 

简单理解就是全景图，很早期的CubeMap是存在六张贴图中，HDR图也是CubeMap映射后的结果

CubeMap_SF

实现：①SF中有现成CubeMap节点，实现起来并不复杂；注意两个输入节点

          ②第一个为vrDir，即观察方向的反射方向；注意vDir同样为观察反向的反方向；做reflect之前要乘-1

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          ③Mip为Cubemap的Mipmap等级

          ④由于是环境的反射，根据物体的粗糙程度的不同反射程度也不同，所以用一个slide节点来控制强度

Matcap_Code

定义面板参数

 Properties
    {
        _NormalMap ("法线贴图", 2D) = "bump" {}
        _Matcap ("Matcap",2D) = "gary"{}
        _FresnelPow ("FresnelPow",Range(0,10)) = 1
        _EncSpecInt ("EnvSpecInt",Range(0,10)) = 1
    }

输入结构，需要拿到顶点信息，法线信息，切线信息，UV信息

struct VertexInput {
                float4 vertex : POSITION;  //顶点信息
                float3 normal : NORMAL;     //法线信息
                float4 tangent : TANGENT; //切线信息
                float2 uv0 : TEXCOORD0;     //UV信息
            };

输出结构，需要拿到屏幕顶点位置，UV信息，世界空间顶点位置，世界空间法线方向，世界空间切线方向，世界空间副切线方向（后面需要构建TBN矩阵）

 struct VertexOutPut{
                float4 pos : SV_POSITION;     //屏幕顶点位置
                float2 uv0 : TEXCOORD0;        //uv信息
                float4 posWS : TEXCOORD1;   //世界空间顶点位置
                float3 nDirWS : TEXCOORD2;       //世界空间法线方向
                float3 tDirWS : TEXCOORD3;       //世界空间切线方向
                float3 bDirWS : TEXCOORD4;      //世界空间负切线方向
            };

顶点shader 下面的代码计算了世界空间中的法线、切线、副切线方向

VertexOutPut vert (VertexInput v)
            {
                VertexOutPut o = (VertexOutPut)0;     //新建一个输出结构
                o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);   //屏幕空间下的顶点信息
                o.uv0 = v.uv0;        //传递UV信息   
                o.posWS = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex);  //顶点位置  os>ws
                o.nDirWS = UnityObjectToWorldNormal(v.vertex);  //法线方向  os>ws
                o.tDirWS = normalize( mul( unity_ObjectToWorld, float4( v.tangent.xyz, 0.0 ) ).xyz );   //切线方向os>ws
                o.bDirWS = normalize(cross(o.nDirWS, o.tDirWS) * v.tangent.w);  //根据nDir tDir 求bDir
                return o;   //将输出结构输出
            }

像素Shader

//准备向量：采样法线贴图并解码，然后构建TBN矩阵，再把采样的贴图和TBN矩阵相乘并归一化

再计算视空间的法线方向，世界空间中的视方向

//准备中间变量：点乘世界空间中的视角和法线方向，remap matcap的UV

//光照模型：采样matcap那张图，计算菲涅尔，再将matcap的采样结果和菲涅尔以及环境高光强度相乘，并返回这个值

fixed4 frag (VertexOutPut i) : COLOR{
                //准备向量
                float3 nDirTS = UnpackNormal(tex2D(_NormalMap ,i.uv0)).rgb;//采样法线贴图并解码
                float3x3 TBN = float3x3(i.tDirWS , i.nDirWS , i.bDirWS); //构建TNB矩阵
                float3 nDirWS = normalize(mul(nDirTS,TBN));  //计算nDirWS 计算菲涅尔
                float3 nDirVS = mul(UNITY_MATRIX_V,nDirWS); //计算MatcapUV
                float3 vDirWS = normalize(_WorldSpaceCameraPos.xyz - i.posWS.xyz);//计算菲涅尔

                // 准备中间变量
                float vDotn = dot(vDirWS ,nDirWS);
                float2 matcapUV = nDirVS.rg * 0.5 + 0.5;

                // 光照模型
                float3 matcap = tex2D(_Matcap , matcapUV);
                float fresnel = pow(max(0.00,1.0 - vDotn),_FresnelPow);
                float3 envSpecLighting = matcap * fresnel * _EncSpecInt;

                return float4 (envSpecLighting,1.0);
            }