UnityShader实例07:在shader调用unity内置lightmap和light Probes

在shader调用unity内置lightmap和Light Probes

在编写unity shader的时候，有时候会有需求，希望写的shader能支持unity内置lightmap或者light probe （灯光探测器）。如果是用surface 编写的话，这些自然不用考虑，unity会自动编译支持，但如果是用vert&frag编写shader，这些需要自己添加相关代码调用了 。

unity内置lightmap的调用

为了使unity内置数据和各种宏定义（如本文的LIGHTMAP_OFF）起作用，需要添加#pragma指令：

#pragma multi_compile LIGHTMAP_OFF LIGHTMAP_ON

在unity5.0之前的版本需要声明一下两个内置参数，unity5.0的话就不需要这两句了：

half4 unity_LightmapST;
sampler2D unity_Lightmap;

Lightmap是使用模型的uv2 ，因此接下来在顶点输入结构体里声明uv2：

float2 texcoord1 : TEXCOORD1;

在另一个顶点结构里面定义用来接收uv2的uv值：

#ifndef LIGHTMAP_OFF
half2 uvLM : TEXCOORD4;
#endif

在vert函数里面给uvLM赋值：

#ifndef LIGHTMAP_OFF
o.uvLM = v.texcoord1.xy * unity_LightmapST.xy + unity_LightmapST.zw;
#endif

然后frag函数里对lightmap贴图采样并叠加给主颜色：

#ifndef LIGHTMAP_OFF
fixed3 lm = DecodeLightmap (UNITY_SAMPLE_TEX2D(unity_Lightmap, i.uvLM.xy));
col.rgb*=lm;
#endif

在上面的代码中使用了DecodeLightmap解码unity的内置光照贴图，这是因为Unity烘焙的LightMap是32bit的HDR图，在桌面端，光照贴图的编码为RGBM，而在移动端，大部分情况下，光照贴图的编码为double-LDR，因此需要针对不同平台提供不同的编码方式。DecodeLightmap作用就在这里，它可以针对不同的平台对光照贴图进行解码

VF版本代码01:

Shader "PengLu/Unlit/TextureLM" {
Properties {
_MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" {}
}

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

Pass {
CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
#pragma multi_compile_fog
#pragma multi_compile LIGHTMAP_OFF LIGHTMAP_ON
#include "UnityCG.cginc"

struct appdata_t {
float4 vertex : POSITION;
float2 texcoord : TEXCOORD0;
float2 texcoord1 : TEXCOORD1;
};

struct v2f {
float4 vertex : SV_POSITION;
half2 texcoord : TEXCOORD0;
#ifndef LIGHTMAP_OFF
half2 uvLM : TEXCOORD1;
#endif
UNITY_FOG_COORDS(1)
};

sampler2D _MainTex;
float4 _MainTex_ST;

v2f vert (appdata_t v)
{
v2f o;
o.vertex = mul(UNITY_MATRIX_MVP, v.vertex);
o.texcoord = TRANSFORM_TEX(v.texcoord, _MainTex);
#ifndef LIGHTMAP_OFF
o.uvLM = v.texcoord1.xy * unity_LightmapST.xy + unity_LightmapST.zw;
#endif
UNITY_TRANSFER_FOG(o,o.vertex);
return o;
}

fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
{
fixed4 col = tex2D(_MainTex, i.texcoord);
UNITY_APPLY_FOG(i.fogCoord, col);
UNITY_OPAQUE_ALPHA(col.a);
#ifndef LIGHTMAP_OFF
fixed3 lm = DecodeLightmap (UNITY_SAMPLE_TEX2D(unity_Lightmap, i.uvLM.xy));
col.rgb*=lm;
#endif
return col;
}
ENDCG
}
}

}

VF版本代码01效果：





unity内置Light
Probes的调用

在shader中我们是通过unity定义的half3 ShadeSH9(half4 normal)来调用Light Probes的，Light Probes照明使用的是一种叫球谐光照（Sphere Harmonic）的模拟，简称SH,因此在ShadeSH9函数需要一个世界坐标中的Normal来决定物体表面的光照。

首先我们在顶点输出结构定义一个参数SHLighting：

fixed3  SHLighting : COLOR;

然后在顶点函数里为它赋值：

float3 worldNormal = mul((float3x3)_Object2World, v.normal);//获得世界坐标中的normal

o.SHLighting= ShadeSH9(float4(worldNormal,1)) ;

VF版本代码02:

Shader "PengLu/Unlit/TextureLM" {
Properties {
_MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" {}
_SHLightingScale("LightProbe influence scale",float) = 1
}

SubShader {
Tags { "Queue"="Geometry""LightMode"="ForwardBase""RenderType"="Opaque"   }
LOD 100

Pass {
CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
#pragma multi_compile_fog

#include "UnityCG.cginc"

struct v2f {
float4 vertex : SV_POSITION;
half2 texcoord : TEXCOORD0;
fixed3  SHLighting : COLOR;
UNITY_FOG_COORDS(1)
};

sampler2D _MainTex;
float4 _MainTex_ST;
float _SHLightingScale;

v2f vert (appdata_base v)
{
v2f o;
o.vertex = mul(UNITY_MATRIX_MVP, v.vertex);
o.texcoord = TRANSFORM_TEX(v.texcoord, _MainTex);
float3 worldNormal = mul((float3x3)_Object2World, v.normal);
o.SHLighting= ShadeSH9(float4(worldNormal,1)) ;
UNITY_TRANSFER_FOG(o,o.vertex);
return o;
}

fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
{
fixed4 col = tex2D(_MainTex, i.texcoord);
col.rgb*=i.SHLighting;
UNITY_APPLY_FOG(i.fogCoord, col);
UNITY_OPAQUE_ALPHA(col.a);

return col*_SHLightingScale;
}
ENDCG
}
}

}

VF版本代码02效果