菜鸡shader:L12 SD处理贴图制作时钟动画

文章目录

  • SD处理贴图
  • Shader代码
  • C#代码
  • 最后效果

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SD处理贴图

呃呃感觉这节课，很大一部分都是在将怎么用SD来处理贴图，在这里就简单放一下课上的截图吧，我也跟着做了一下，虽然表盘十二个数排列间隔不一样，但还是稀碎地做出来了。

  • 顶点色
    这部分的模型其实还是需要自己来制作的，给时针分针秒针加上不同的顶点色，但是之前用Blender做了一下，还是不太明白怎么完整地给模型加上顶点色，我用的是选中顶点的方式，没有完全选中做出来的模型不能匹配贴图(苦笑
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  • 然后是SD部分，下面这张图是老师的：
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  • 然后这张图是我的：
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这部分主要还是为了在学习SD之前有点了解，感觉还行，其实就是连连看，但是SD提供了非常多的计算节点，一些数据完全不需要自己写程序来算。

展示一下我稀碎的处理结果：

  • 主纹理：
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  • 法线贴图
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  • 高光贴图
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放一下老师对于这部分的解释：

  • 这张图是要将原来模型上的眼睛鼻子嘴巴全部抹掉，无脸化处理。
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  • 这部分是要制作表盘，做出12个排列在圆盘上的数字，然后对这些数字分别进行主纹理，法线和高光贴图的表盘处理。
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  • 这部分是要处理之前做好的表盘的主纹理，法线和高光贴图，并制作遮罩。
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最后在Unity里的样子：
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表盘间隔不一样，后面针走起来也很怪。

Shader代码

  • 解释下这个_RotateOffset，这个变量主要还是为了后面做位置偏移的时候用的。
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  • 这里我没用cginclude文件，直接写在片元着色器里了。具体可以看我代码。
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  • 具体解释下RotateZWithOffset函数中_RotateOffset的用法，它的意思是是：比如说我们一个模型的中心在它的身体正中间，儿如果我们直接对三根针进行计算的话，它只会绕着我们的身体正中间也就是模型中心进行旋转，这样就可以想象成直径是红线，沿着最大的那个大圆旋转，但我们只想让它呆在上面的小圆中旋转，所以我们先将这跟针的位置移动到红色直径的中心，旋转完了，再移回原本的位置，这样就不会出错了。
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Shader "shader forge/L20_OldSchoolPlusWithClock"
{Properties{[Header(Texture)]_MainTex ("Main Tex   RGB:Base Color  A:AO_Tex", 2D) = "white" {}        _normal ("normal", 2D) = "bump" {}_SpecTex ("Spec Tex   RGB:Spec Color  A:Spec Pow", 2D) = "white" {}_EmittTex ("Emitt Tex   RGB:Env Tex", 2D) = "black" {}_cubemap ("cubemap", Cube) = "_Skybox" {}[Header(Diffuse)]_MainCol ("Main Color", Color) = (0.5,0.5,0.5,1.0)_EnvDiffInt ("Env Diff Int", Range(0, 1)) = 0.2_E_Lambert_UpColor ("E_Lambert_UpColor", Color) = (0.8679245,0.5444998,0.5444998,1)_E_Lambert_DownColor ("E_Lambert_DownColor", Color) = (0.4400143,0.6626909,0.9056604,1)_E_Lambert_MidColor ("E_Lambert_MidColor", Color) = (0.4800081,0.8962264,0.4016109,1)[Header(Specular)]
[PowerSlider(2)]        _SpecPow ("Spec Pow", Range(1, 90)) = 30        _EnvSpecInt ("Env_SpecInt", Range(0, 5)) = 0.7826087_fresnel_exp ("fresnel_exp", Range(0, 90)) = 0.6956522_mipmap_level ("Env Mipmap", Range(0, 7)) = 0[Header(Emission)]_EmittInt ("Emitt Int", Range(1,10)) = 1[Header(Clock)]_HourHandAngle ("Hour Angle", Range(0,360)) = 0_MinuteHandAngle ("Minute Angle", Range(0,360)) = 0_SecondHandAngle ("Second Angle", Range(0,360)) = 0_RotateOffset ("Rotate Offset", Range(0,5)) = 0}SubShader{Tags { "RenderType"="Opaque" }LOD 100Pass{CGPROGRAM#pragma vertex vert#pragma fragment frag#include "UnityCG.cginc"#include "AutoLight.cginc"#include "Lighting.cginc"#pragma multi_compile_fwdbase_fullshadows#pragma target 3.0struct appdata{float4 vertex : POSITION;float2 uv0 : TEXCOORD0;float3 normal : NORMAL;float4 tangent : TANGENT;float4 color : COLOR;       //因为要做分针秒针的遮罩，所以需要顶点色};struct v2f{float2 uv0 : TEXCOORD0;                float4 pos : SV_POSITION;float4 posWorld : TEXCOORD1;float3 nDirWS : TEXCOORD2;float3 tDirWS : TEXCOORD3;float3 biDirWS : TEXCOORD4;LIGHTING_COORDS(5,6)};//Textureuniform sampler2D _MainTex;            uniform sampler2D _normal;uniform sampler2D _SpecTex;uniform sampler2D _EmittTex;uniform samplerCUBE _cubemap;           //Diffuseuniform float3 _MainCol;uniform float _EnvDiffInt;uniform float3 _E_Lambert_UpColor;uniform float3 _E_Lambert_DownColor;uniform float3 _E_Lambert_MidColor;//Specularuniform float _SpecPow;            uniform float _EnvSpecInt;            uniform float _fresnel_exp;uniform float _mipmap_level;//Emittuniform float _EmittInt;//Clockuniform float _HourHandAngle;uniform float _MinuteHandAngle;uniform float _SecondHandAngle;uniform float _RotateOffset;#define TWO_PI 3.1415926*2//沿偏移中心做旋转void RotateZWithOffset(float angle, float offset, float mask, inout float3 vertex){//将遮罩顶点移动到模型中心点vertex.y -= offset * mask;//对遮罩顶点做旋转float radZ = radians(angle * mask);float sinZ, cosZ;sincos(radZ, sinZ, cosZ);vertex.xy = float2(vertex.x * cosZ - vertex.y * sinZ, vertex.x * sinZ + vertex.y * cosZ);//将遮罩顶点从模型中心点移回到原来的位置上vertex.y += offset * mask;}//时钟动画void ClockAnim(float3 color, inout float3 vertex){RotateZWithOffset(_HourHandAngle, _RotateOffset, color.r, vertex);RotateZWithOffset(_MinuteHandAngle, _RotateOffset, color.g, vertex);RotateZWithOffset(_SecondHandAngle, _RotateOffset, color.b, vertex);}v2f vert (appdata v){v2f o;ClockAnim(v.color.rgb, v.vertex.xyz);o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);o.uv0 = v.uv0;o.posWorld = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex);o.nDirWS = UnityObjectToWorldNormal(v.normal);o.tDirWS = normalize(mul(unity_ObjectToWorld,float4(v.tangent.xyz,0.0)).xyz);o.biDirWS = normalize(cross(o.nDirWS,o.tDirWS) * v.tangent.w);TRANSFER_VERTEX_TO_FRAGMENT(o)return o;}fixed4 frag (v2f i) : SV_Target{//贴图采样float3 nDirTS = UnpackNormal(tex2D(_normal,i.uv0)).rgb;//向量准备float3x3 TBN_Matrix = float3x3(i.tDirWS,i.biDirWS,i.nDirWS);float3 nDirWS_FT = normalize(mul(nDirTS, TBN_Matrix));float3 lightDir = normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz);float3 lrDirWS = normalize(reflect(-lightDir, nDirWS_FT));float3 viewDir = normalize(_WorldSpaceCameraPos.xyz - i.posWorld.xyz);float3 halfDir = normalize(lightDir + viewDir);float3 vrDir = normalize(reflect(-viewDir,nDirWS_FT));//准备点积结果float NoL = max(0.0,dot(lightDir,nDirWS_FT));float NoH = max(0.0,dot(nDirWS_FT,halfDir));float NoV = max(0.0,dot(nDirWS_FT,viewDir));float VoR = max(0.0,dot(viewDir, lrDirWS));//采样纹理float4 var_MainTex = tex2D(_MainTex,i.uv0);float4 var_SpecTex = tex2D(_SpecTex,i.uv0);float3 var_EmitTex = tex2D(_EmittTex,i.uv0);//光照模型(直接光照部分)float3 baseCol = var_MainTex.rgb * _MainCol;float lambert = max(0.0,NoL);float specCol = var_SpecTex.rgb;float specPow = lerp(1, _SpecPow,var_SpecTex.a);float phong = pow(max(0.0, lrDirWS), specPow);float shadow = LIGHT_ATTENUATION(i);float3 dirLighting = (baseCol * lambert + specCol * phong) * _LightColor0 * shadow;//光照模型(环境光照部分)//使用3Col环境色方法/*下面是环境光的漫反射部分，也就是三色环境光*///上层光float upNor = clamp(nDirWS_FT.g,0.0,1.0);float3 upColor = upNor * _E_Lambert_UpColor;//下层光float downNor = clamp(nDirWS_FT.g * -1,0.0,1.0);float3 downColor = downNor * _E_Lambert_DownColor;//中层光float midNor = clamp(1 - upNor - downNor,0.0,1.0);float3 midColor = midNor * _E_Lambert_MidColor;/*环境光的漫反射部分  三色环境光*/float3 env_diff_all = clamp(upColor + downColor + midColor,0.0,1.0);/*下面是环境镜面反射光部分*///cubemapfloat3 cubemap_Dir = vrDir;float3 cubemap_color = texCUBElod(_cubemap,float4(cubemap_Dir,_mipmap_level));//fresnelfloat OneMinusNoV = 1 - NoV;float fresnel = pow(OneMinusNoV,_fresnel_exp);float occlusion = var_MainTex.a;float3 envLighting = (baseCol * env_diff_all * _EnvDiffInt + cubemap_color * fresnel * _EnvSpecInt * var_SpecTex.a) * occlusion;//光照模型(自发光部分)float3 emission = var_EmitTex * _EmittInt * (sin(_Time.z) * 0.5 + 0.5);///返回结果float3 finalRGB = dirLighting + envLighting + emission;return float4(finalRGB, 1.0);              }ENDCG}}FallBack "Diffuse"
}

C#代码

然后是C#代码，这部分主要还是为了获取系统的实时时间并传送给我们做好的shader。这部分比较简单，就了解下获取属性ID和赋值的API就行了，不过多介绍。
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using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
using System;public class ClockAnim : MonoBehaviour
{public Material Clock_Mat;private bool vailed = false;private int hourAnglePropID;private int minuteAnglePropID;private int secondAnglePropID;void Start(){if (Clock_Mat == null) return;hourAnglePropID = Shader.PropertyToID("_HourHandAngle");minuteAnglePropID = Shader.PropertyToID("_MinuteHandAngle");secondAnglePropID = Shader.PropertyToID("_SecondHandAngle");if (Clock_Mat.HasProperty(hourAnglePropID) && Clock_Mat.HasProperty(minuteAnglePropID) && Clock_Mat.HasProperty(secondAnglePropID))vailed = true;}void Update(){if (!vailed) return;//处理秒针float second = DateTime.Now.Second;float sec_rad = second / 60.0f * 360.0f;Clock_Mat.SetFloat(secondAnglePropID, sec_rad);//处理分针float minute = DateTime.Now.Minute;float mit_rad = minute / 60.0f * 360.0f;Clock_Mat.SetFloat(minuteAnglePropID, mit_rad);//处理时针float hour = DateTime.Now.Hour;//24个小时对应到时钟只有12个数来表示，一圈分为12格。分针转一圈，时针在表盘上移动30度。float hour_rad = (hour % 12) / 12.0f * 360.0f + mit_rad / 360.0f * 30.0f; Clock_Mat.SetFloat(hourAnglePropID, hour_rad);}
}

最后效果

最后想要一个完整动起来的效果还是需要我们手动挂载一下C#脚本的，选中我们的模型，将脚本拖到模型的Inspector面板下就挂载了，然后再选择我们的shader，点击运行就能看见三根针动起来了。
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很离谱啊，这个间隔不精准的话时间肯定是错的，不过主要还是为了学习效果，这些细节有需要的时候再进行细调。

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