【Unity灯光与渲染技术】在Unity3D中创建一个自定义的天空盒子setting up a custom skybox

本系列主要参考Unity灯光与渲染技术教程Unity Lighting And Rendering，同时会加上一点个人实践过程和理解。

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曾经看到过跟这边文章比较相关的两篇文章“在Unity3D中创建Cubemaps”和“Unity3D中简单的Cubemap反射”,其中第一篇文章主要讲的是通过编写一个脚本来实现unity中创建任意的Cubemap,这种方式可以不用借助HDR贴图来创建Cubemaps，同时可以自己得到任何想要实现的Cubemaps效果。而第二篇文章介绍如何在物体上应用Cubemaps的反射效果。
这篇文章主要讲解如何使用Cubemaps实现一个自定义的天空盒子，结合这篇文章和前两篇文章，可以容易地替换Unity中的天空背景，以及环境对物体的作用。

步骤如下：
1.导入HDR贴图，将Texture Type设置为Cubemap，点击Apply



2.创建材质Material将shader类型设置为skybox-cubemap，这里的shader还可通过“Unity3D中简单的Cubemap反射”这篇文章中shader进行自行编写。实现自定义效果。



3.打开光照面板替换skybox材质，路径为：window-lighting-environment-skybox



4.下图便可以得到替换过后的天空盒子效果。



实践总结：

在实践过程中遇到了一些小BUG，首先如果安装的是个人免费版本的话，unity预设的skybox-cubed shader是不允许自己调节的，不过你也可以自己编写，以下是专业版的skybox-Cubed shader的内容。

<span style="font-family:Microsoft YaHei;font-size:14px;">Shader "Skybox/Cubemap" {
Properties {
_Tint ("Tint Color", Color) = (.5, .5, .5, .5)
[Gamma] _Exposure ("Exposure", Range(0, 8)) = 1.0
_Rotation ("Rotation", Range(0, 360)) = 0
[NoScaleOffset] _Tex ("Cubemap   (HDR)", Cube) = "grey" {}
}

SubShader {
Tags { "Queue"="Background" "RenderType"="Background" "PreviewType"="Skybox" }
Cull Off ZWrite Off

Pass {

CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag

#include "UnityCG.cginc"

samplerCUBE _Tex;
half4 _Tex_HDR;
half4 _Tint;
half _Exposure;
float _Rotation;

float4 RotateAroundYInDegrees (float4 vertex, float degrees)
{
float alpha = degrees * UNITY_PI / 180.0;
float sina, cosa;
sincos(alpha, sina, cosa);
float2x2 m = float2x2(cosa, -sina, sina, cosa);
return float4(mul(m, vertex.xz), vertex.yw).xzyw;
}

struct appdata_t {
float4 vertex : POSITION;
};

struct v2f {
float4 vertex : SV_POSITION;
float3 texcoord : TEXCOORD0;
};

v2f vert (appdata_t v)
{
v2f o;
o.vertex = mul(UNITY_MATRIX_MVP, RotateAroundYInDegrees(v.vertex, _Rotation));
o.texcoord = v.vertex.xyz;
return o;
}

fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
{
half4 tex = texCUBE (_Tex, i.texcoord);
half3 c = DecodeHDR (tex, _Tex_HDR);
c = c * _Tint.rgb * unity_ColorSpaceDouble.rgb;
c *= _Exposure;
return half4(c, 1);
}
ENDCG
}
}

Fallback Off

}
</span>

代码理解：
初学对很多地方理解不深入，还请多多指教。

1.在Properties块中创建的properties有四项，对应着材质控制的四个通道效果。其中_Tint指Tint Color，_Exposure控制曝光度，_Rotation旋转方向，_Tex添加Cubemap。

<span style="font-family:Microsoft YaHei;font-size:14px;">Properties {
_Tint ("Tint Color", Color) = (.5, .5, .5, .5)
[Gamma] _Exposure ("Exposure", Range(0, 8)) = 1.0
_Rotation ("Rotation", Range(0, 360)) = 0
[NoScaleOffset] _Tex ("Cubemap   (HDR)", Cube) = "grey" {}
}</span>

2.

在SubShader块中创建和properties中各变量的联系。这将允许从Properties块中访问这些数据。其中定义RotateAroundYInDegrees这个函数目的是返回vertex和degree的值，来进行运算操作。sincos(alpha, sina, cosa);函数我查了一下可以同时计算出sina和cosa的值，同时运算效率很高。

<span style="font-family:Microsoft YaHei;font-size:14px;">CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag

#include "UnityCG.cginc"

samplerCUBE _Tex;
half4 _Tex_HDR;
half4 _Tint;
half _Exposure;
float _Rotation;

float4 RotateAroundYInDegrees (float4 vertex, float degrees)
{
float alpha = degrees * UNITY_PI / 180.0;
float sina, cosa;
sincos(alpha, sina, cosa);
float2x2 m = float2x2(cosa, -sina, sina, cosa);
return float4(mul(m, vertex.xz), vertex.yw).xzyw;
}</span>

3.这段结构体定义了点的位置，为了进行运算操作。

<span style="font-family:Microsoft YaHei;font-size:14px;">	struct appdata_t {
float4 vertex : POSITION;
};

struct v2f {
float4 vertex : SV_POSITION;
float3 texcoord : TEXCOORD0;
};

v2f vert (appdata_t v)
{
v2f o;
o.vertex = mul(UNITY_MATRIX_MVP, RotateAroundYInDegrees(v.vertex, _Rotation));
o.texcoord = v.vertex.xyz;
return o;
}</span>

似乎是做旋转的运算占了大部分篇幅，等有更多的理解再来补充。