Unity3D Shader的阴影部分法线效果详解

在Unity3D开发中，阴影处理是提升场景真实感和视觉质量的重要一环。法线贴图（Normal Mapping）作为一种高效的纹理映射技术，在增强模型表面细节和凹凸感方面扮演着重要角色。本文将详细解析UnityShader中阴影部分的法线效果，包括技术原理和代码实现。

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法线贴图通过在模型表面应用一种特殊的纹理来模拟表面凹凸效果，这种纹理存储的是模型表面的法线向量。在Unity中，通常使用蓝色通道表示法线向量的X分量，绿色通道表示Y分量，而红色通道（或其编码形式）表示Z分量。这些法线向量是相对于纹理空间的，需要通过一定的变换转换到世界空间或视图空间。

在阴影处理中，法线贴图通过影响光照计算来增强模型表面的视觉效果。特别是在阴影部分，法线贴图能够使阴影边缘更加柔和，并增加表面的细节层次。在UnityShader中，法线贴图通常在片元着色器中与光照模型结合使用，以计算每个像素的最终颜色。

以下是UnityShader中实现阴影部分法线效果的基本步骤和代码示例。

首先，在Shader中定义基础纹理和法线贴图属性。

	Shader "Custom/ShadowNormalMappingShader"
	{
	Properties
	{
	_MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" {}
	_BumpMap ("Normal Map", 2D) = "bump" {}
	}
	...
	}

在顶点着色器中，计算顶点的位置和法线信息，并将这些信息传递给片元着色器。在片元着色器中，根据法线贴图和光照模型计算像素的最终颜色。

	SubShader
	{
	Tags { "RenderType"="Opaque" }
	LOD 100

	CGPROGRAM
	#pragma surface surf Lambert

	sampler2D _MainTex;
	sampler2D _BumpMap;

	struct Input
	{
	float2 uv_MainTex;
	float2 uv_BumpMap;
	float3 worldPos;
	float3 worldNormal;
	};

	void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o)
	{
	// 采样基础纹理
	fixed4 c = tex2D(_MainTex, IN.uv_MainTex);
	o.Albedo = c.rgb;

	// 采样法线贴图，并解包为世界空间中的法线向量
	float3 normal = UnpackNormal(tex2D(_BumpMap, IN.uv_BumpMap));
	normal = normalize(half3(normal.x * 2 - 1, normal.y * 2 - 1, normal.z));
	o.Normal = normalize(mul(normal, unity_WorldToObject).xyz);

	// 这里可以添加光照计算代码，这里以简单的Lambert光照模型为例
	float3 lightDir = normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz);
	float NdotL = dot(o.Normal, lightDir);
	o.Emission = max(0, NdotL) * _LightColor0.rgb;

	// 考虑阴影部分，通常这里会结合阴影贴图等技术
	// ...
	}
	ENDCG
	}