类崩坏三NPR渲染分析(一)

2023-11-26 21:50
文章标签 分析 渲染 崩坏 npr

本文主要是介绍类崩坏三NPR渲染分析(一),希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

类崩坏三NPR渲染分析(一)

  • 使用MatCap实现空之律者的翅膀效果
    • 什么是MatCap
    • 实现组成
    • 描边效果
    • MatCap Shader
    • 完整代码

使用MatCap实现空之律者的翅膀效果

在这里插入图片描述

什么是MatCap

Material Capture(材质捕获),通常被简称为MatCap,在Zbrush、Sculptris、Mudbox等3D软件中有比较多的使用。

MatCap Shader的基本思路是,使用某特定材质球的贴图,作为当前材质的视图空间环境贴图(view-space environment map),来实现具有均匀表面着色的反射材质物体的显示。考虑到物体的所有法线的投影的范围在x(-1,1),y(-1,1),构成了一个圆形,所以MatCap 贴图中存储光照信息的区域是一个圆形。

基于MatCap思想的Shader,可以无需提供任何光照,只需提供一张或多张合适的MatCap贴图作为光照结果的“指导”即可。

实现组成

1.首先我们需要实现的描边效果
2.在描边的基础上我们加上MatCap效果来模拟PBR
3.在此基础之上再加上扭曲效果、菲涅尔反射和高光

描边效果

我们采用的是法线外扩的方法来实现描边效果
在这里插入图片描述
加了蓝色的描边效果

SubShader {Tags {"RenderType"="Opaque"}Pass {Name "Outline"Tags {}Cull FrontCGPROGRAM#pragma vertex vert#pragma fragment frag#include "UnityCG.cginc"#pragma fragmentoption ARB_precision_hint_fastest#pragma multi_compile_shadowcaster#pragma multi_compile_fog#pragma only_renderers d3d9 d3d11 glcore gles #pragma target 3.0uniform float _LineWidth;uniform float4 _LineColor;struct VertexInput {float4 vertex : POSITION;float3 normal : NORMAL;};struct VertexOutput {float4 pos : SV_POSITION;UNITY_FOG_COORDS(0)};VertexOutput vert (VertexInput v) {VertexOutput o = (VertexOutput)0;o.pos = UnityObjectToClipPos( float4(v.vertex.xyz + v.normal*_LineWidth,1) );UNITY_TRANSFER_FOG(o,o.pos);return o;}float4 frag(VertexOutput i, float facing : VFACE) : COLOR {float isFrontFace = ( facing >= 0 ? 1 : 0 );float faceSign = ( facing >= 0 ? 1 : -1 );return fixed4(_LineColor.rgb,0);}ENDCG}

MatCap Shader

在这里插入图片描述

 Pass {Name "FORWARD"Tags {"LightMode"="ForwardBase"}Cull OffCGPROGRAM#pragma vertex vert#pragma fragment frag#define UNITY_PASS_FORWARDBASE#include "UnityCG.cginc"#pragma multi_compile_fwdbase_fullshadows#pragma multi_compile_fog#pragma only_renderers d3d9 d3d11 glcore gles #pragma target 3.0uniform sampler2D _MainTex; uniform float4 _MainTex_ST;uniform float _FresnelPower;uniform float4 _FresnelColor;uniform float4 _MainColor;uniform sampler2D _MatCap; uniform float4 _MatCap_ST;uniform sampler2D _BumpMap; uniform float4 _BumpMap_ST;struct VertexInput {float4 vertex : POSITION;float3 normal : NORMAL;float4 tangent : TANGENT;float2 texcoord0 : TEXCOORD0;};struct VertexOutput {float4 pos : SV_POSITION;float2 uv0 : TEXCOORD0;float4 posWorld : TEXCOORD1;float3 normalDir : TEXCOORD2;float3 tangentDir : TEXCOORD3;float3 bitangentDir : TEXCOORD4;UNITY_FOG_COORDS(4)};VertexOutput vert (VertexInput v) {VertexOutput o = (VertexOutput)0;o.uv0 = v.texcoord0;o.normalDir = UnityObjectToWorldNormal(v.normal);o.pos = UnityObjectToClipPos( v.vertex );o.tangentDir = normalize( mul( unity_ObjectToWorld, float4( v.tangent.xyz, 0.0 ) ).xyz );o.bitangentDir = normalize(cross(o.normalDir, o.tangentDir) * v.tangent.w);o.posWorld = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex);UNITY_TRANSFER_FOG(o,o.pos);return o;}float4 frag(VertexOutput i, float facing : VFACE) : COLOR {float isFrontFace = ( facing >= 0 ? 1 : 0 );float faceSign = ( facing >= 0 ? 1 : -1 );i.normalDir = normalize(i.normalDir);i.normalDir *= faceSign;float3 viewDirection = normalize(_WorldSpaceCameraPos.xyz - i.posWorld.xyz);float3 normalDirection = i.normalDir;float4 _MainTex_var = tex2D(_MainTex,TRANSFORM_TEX(i.uv0, _MainTex));float3x3 tangentTransform = float3x3( i.tangentDir, i.bitangentDir, i.normalDir);float4 _BumpMap_var = tex2D(_BumpMap,TRANSFORM_TEX(i.uv0, _BumpMap));float3 normalLocal = _BumpMap_var.rgb;float3 normalDir = normalize(mul(normalLocal, tangentTransform )); // Perturbed normalsfloat2 _MatCaprg = (mul( UNITY_MATRIX_V, float4(normalDir,0) ).xyz.rgb*0.5+0.5).rg;float4 _MatCap_var = tex2D(_MatCap,TRANSFORM_TEX(_MatCaprg, _MatCap));float3 finalColor = ((_MainColor.rgb*_MainTex_var.rgb)+(pow(1.0-max(0,dot(normalDirection, viewDirection)),_FresnelPower)*_FresnelColor.rgb));finalColor = finalColor + _MatCap_var * _MainColor;fixed4 finalRGBA = fixed4(finalColor,1);UNITY_APPLY_FOG(i.fogCoord, finalRGBA);return finalRGBA;}ENDCG}

完整代码

Shader "LightWings" {Properties {_LineWidth ("LineWidth", Range(0, 0.1)) = 0[HDR]_LineColor ("LineColor", Color) = (0.0895329,0.2127204,1,1)_MainTex ("MainTex", 2D) = "white" {}[HDR]_MainColor ("MainColor", Color) = (0.007352948,0.4660244,1,1)_FresnelPower ("FresnelPower", Range(0.1, 10)) = 1.201405[HDR]_FresnelColor ("FresnelColor", Color) = (0.6617647,0.944016,1,1)_MatCap ("MatCap", 2D) = "white" {}_BumpMap ("BumpMap", 2D) = "white" {}}SubShader {Tags {"RenderType"="Opaque"}Pass {Name "Outline"Tags {}Cull FrontCGPROGRAM#pragma vertex vert#pragma fragment frag#include "UnityCG.cginc"#pragma fragmentoption ARB_precision_hint_fastest#pragma multi_compile_shadowcaster#pragma multi_compile_fog#pragma only_renderers d3d9 d3d11 glcore gles #pragma target 3.0uniform float _LineWidth;uniform float4 _LineColor;struct VertexInput {float4 vertex : POSITION;float3 normal : NORMAL;};struct VertexOutput {float4 pos : SV_POSITION;UNITY_FOG_COORDS(0)};VertexOutput vert (VertexInput v) {VertexOutput o = (VertexOutput)0;o.pos = UnityObjectToClipPos( float4(v.vertex.xyz + v.normal*_LineWidth,1) );UNITY_TRANSFER_FOG(o,o.pos);return o;}float4 frag(VertexOutput i, float facing : VFACE) : COLOR {float isFrontFace = ( facing >= 0 ? 1 : 0 );float faceSign = ( facing >= 0 ? 1 : -1 );return fixed4(_LineColor.rgb,0);}ENDCG}Pass {Name "FORWARD"Tags {"LightMode"="ForwardBase"}Cull OffCGPROGRAM#pragma vertex vert#pragma fragment frag#define UNITY_PASS_FORWARDBASE#include "UnityCG.cginc"#pragma multi_compile_fwdbase_fullshadows#pragma multi_compile_fog#pragma only_renderers d3d9 d3d11 glcore gles #pragma target 3.0uniform sampler2D _MainTex; uniform float4 _MainTex_ST;uniform float _FresnelPower;uniform float4 _FresnelColor;uniform float4 _MainColor;uniform sampler2D _MatCap; uniform float4 _MatCap_ST;uniform sampler2D _BumpMap; uniform float4 _BumpMap_ST;struct VertexInput {float4 vertex : POSITION;float3 normal : NORMAL;float4 tangent : TANGENT;float2 texcoord0 : TEXCOORD0;};struct VertexOutput {float4 pos : SV_POSITION;float2 uv0 : TEXCOORD0;float4 posWorld : TEXCOORD1;float3 normalDir : TEXCOORD2;float3 tangentDir : TEXCOORD3;float3 bitangentDir : TEXCOORD4;UNITY_FOG_COORDS(4)};VertexOutput vert (VertexInput v) {VertexOutput o = (VertexOutput)0;o.uv0 = v.texcoord0;o.normalDir = UnityObjectToWorldNormal(v.normal);o.pos = UnityObjectToClipPos( v.vertex );o.tangentDir = normalize( mul( unity_ObjectToWorld, float4( v.tangent.xyz, 0.0 ) ).xyz );o.bitangentDir = normalize(cross(o.normalDir, o.tangentDir) * v.tangent.w);o.posWorld = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex);UNITY_TRANSFER_FOG(o,o.pos);return o;}float4 frag(VertexOutput i, float facing : VFACE) : COLOR {float isFrontFace = ( facing >= 0 ? 1 : 0 );float faceSign = ( facing >= 0 ? 1 : -1 );i.normalDir = normalize(i.normalDir);i.normalDir *= faceSign;float3 viewDirection = normalize(_WorldSpaceCameraPos.xyz - i.posWorld.xyz);float3 normalDirection = i.normalDir;float4 _MainTex_var = tex2D(_MainTex,TRANSFORM_TEX(i.uv0, _MainTex));float3x3 tangentTransform = float3x3( i.tangentDir, i.bitangentDir, i.normalDir);float4 _BumpMap_var = tex2D(_BumpMap,TRANSFORM_TEX(i.uv0, _BumpMap));float3 normalLocal = _BumpMap_var.rgb;float3 normalDir = normalize(mul(normalLocal, tangentTransform )); // Perturbed normalsfloat2 _MatCaprg = (mul( UNITY_MATRIX_V, float4(normalDir,0) ).xyz.rgb*0.5+0.5).rg;float4 _MatCap_var = tex2D(_MatCap,TRANSFORM_TEX(_MatCaprg, _MatCap));float3 finalColor = ((_MainColor.rgb*_MainTex_var.rgb)+(pow(1.0-max(0,dot(normalDirection, viewDirection)),_FresnelPower)*_FresnelColor.rgb));finalColor = finalColor + _MatCap_var * _MainColor;fixed4 finalRGBA = fixed4(finalColor,1);UNITY_APPLY_FOG(i.fogCoord, finalRGBA);return finalRGBA;}ENDCG}Pass {Name "ShadowCaster"Tags {"LightMode"="ShadowCaster"}Offset 1, 1Cull OffCGPROGRAM#pragma vertex vert#pragma fragment frag#define UNITY_PASS_SHADOWCASTER#include "UnityCG.cginc"#include "Lighting.cginc"#pragma fragmentoption ARB_precision_hint_fastest#pragma multi_compile_shadowcaster#pragma multi_compile_fog#pragma only_renderers d3d9 d3d11 glcore gles #pragma target 3.0struct VertexInput {float4 vertex : POSITION;};struct VertexOutput {V2F_SHADOW_CASTER;};VertexOutput vert (VertexInput v) {VertexOutput o = (VertexOutput)0;o.pos = UnityObjectToClipPos( v.vertex );TRANSFER_SHADOW_CASTER(o)return o;}float4 frag(VertexOutput i, float facing : VFACE) : COLOR {float isFrontFace = ( facing >= 0 ? 1 : 0 );float faceSign = ( facing >= 0 ? 1 : -1 );SHADOW_CASTER_FRAGMENT(i)}ENDCG}}FallBack "Diffuse"
}

这篇关于类崩坏三NPR渲染分析(一)的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/426354

相关文章

慢sql提前分析预警和动态sql替换-Mybatis-SQL

《慢sql提前分析预警和动态sql替换-Mybatis-SQL》为防止慢SQL问题而开发的MyBatis组件,该组件能够在开发、测试阶段自动分析SQL语句,并在出现慢SQL问题时通过Ducc配置实现动... 目录背景解决思路开源方案调研设计方案详细设计使用方法1、引入依赖jar包2、配置组件XML3、核心配

Java NoClassDefFoundError运行时错误分析解决

《JavaNoClassDefFoundError运行时错误分析解决》在Java开发中,NoClassDefFoundError是一种常见的运行时错误,它通常表明Java虚拟机在尝试加载一个类时未能... 目录前言一、问题分析二、报错原因三、解决思路检查类路径配置检查依赖库检查类文件调试类加载器问题四、常见

Python中的Walrus运算符分析示例详解

《Python中的Walrus运算符分析示例详解》Python中的Walrus运算符(:=)是Python3.8引入的一个新特性,允许在表达式中同时赋值和返回值,它的核心作用是减少重复计算,提升代码简... 目录1. 在循环中避免重复计算2. 在条件判断中同时赋值变量3. 在列表推导式或字典推导式中简化逻辑

Java程序进程起来了但是不打印日志的原因分析

《Java程序进程起来了但是不打印日志的原因分析》:本文主要介绍Java程序进程起来了但是不打印日志的原因分析,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教... 目录Java程序进程起来了但是不打印日志的原因1、日志配置问题2、日志文件权限问题3、日志文件路径问题4、程序

Java字符串操作技巧之语法、示例与应用场景分析

《Java字符串操作技巧之语法、示例与应用场景分析》在Java算法题和日常开发中,字符串处理是必备的核心技能,本文全面梳理Java中字符串的常用操作语法,结合代码示例、应用场景和避坑指南,可快速掌握字... 目录引言1. 基础操作1.1 创建字符串1.2 获取长度1.3 访问字符2. 字符串处理2.1 子字

Python 迭代器和生成器概念及场景分析

《Python迭代器和生成器概念及场景分析》yield是Python中实现惰性计算和协程的核心工具,结合send()、throw()、close()等方法,能够构建高效、灵活的数据流和控制流模型,这... 目录迭代器的介绍自定义迭代器省略的迭代器生产器的介绍yield的普通用法yield的高级用法yidle

C++ Sort函数使用场景分析

《C++Sort函数使用场景分析》sort函数是algorithm库下的一个函数,sort函数是不稳定的,即大小相同的元素在排序后相对顺序可能发生改变,如果某些场景需要保持相同元素间的相对顺序,可使... 目录C++ Sort函数详解一、sort函数调用的两种方式二、sort函数使用场景三、sort函数排序

kotlin中const 和val的区别及使用场景分析

《kotlin中const和val的区别及使用场景分析》在Kotlin中,const和val都是用来声明常量的,但它们的使用场景和功能有所不同,下面给大家介绍kotlin中const和val的区别,... 目录kotlin中const 和val的区别1. val:2. const:二 代码示例1 Java

Go标准库常见错误分析和解决办法

《Go标准库常见错误分析和解决办法》Go语言的标准库为开发者提供了丰富且高效的工具,涵盖了从网络编程到文件操作等各个方面,然而,标准库虽好,使用不当却可能适得其反,正所谓工欲善其事,必先利其器,本文将... 目录1. 使用了错误的time.Duration2. time.After导致的内存泄漏3. jsO

Spring事务中@Transactional注解不生效的原因分析与解决

《Spring事务中@Transactional注解不生效的原因分析与解决》在Spring框架中,@Transactional注解是管理数据库事务的核心方式,本文将深入分析事务自调用的底层原理,解释为... 目录1. 引言2. 事务自调用问题重现2.1 示例代码2.2 问题现象3. 为什么事务自调用会失效3