9.球体阴影

上一篇讲的阴影shader是通过两个pass来渲染出的，第一个pass渲染要投影的物体本体，第二个pass渲染物体的阴影，也就是说阴影的渲染是在物体的shader中而不是地面的shader。下面要讲的球体阴影的shader是放在要接受阴影的地面上。

 原理如下图：

1.根据点的入射光矢量和点到球体的矢量计算【点积】求出【角度】。

2.通过【角度】的sin值，求出【对边】并与【球体半径】进行比较。

3.所求【对边的长度】大于【半径】，说明该点被光照，反之该点是阴影点。



// shader，放在需要接受阴影的对象上
Shader "Study/9_SphereShadow" {
Properties{
_spPos("Sphere pos", vector) = (0,0,0,1)
_spR("radius", float) = 1
_Intensity("Intensity", range(0,1)) = 0.5
}
SubShader{
Pass{
Tags{ "LightMode" = "ForwardBase" }
CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
#include "UnityCG.cginc"
float4 _spPos; // 球体位置
float _spR; // 球体半径
float _Intensity; // 阴影浓度
float4 _LightColor0; // 颜色
struct v2f {
float4 pos:SV_POSITION;
float3 litDir:TEXCOORD0;// 世界坐标中灯光方向矢量
float3 spDir:TEXCOORD1; // 在世界坐标中投影球体方向矢量
float4 vc:TEXCOORD2; // 逐顶点计算的光照
};
v2f vert(appdata_base v)
{
v2f o;
o.pos = mul(UNITY_MATRIX_MVP, v.vertex);// 获取顶点视图位置
o.litDir = WorldSpaceLightDir(v.vertex);// 获取世界坐标中灯光对顶点的方向矢量
o.spDir = (_spPos - mul(_Object2World, v.vertex)).xyz;//世界坐标中该顶点到投影球体的矢量

// 顶点的光照计算。该顶点在对象坐标中的光照方向矢量
float3 ldir = ObjSpaceLightDir(v.vertex);
ldir = normalize(ldir);
o.vc = _LightColor0 * max(0, dot(ldir, v.normal));//根据顶点的入射光线和法线角度求该顶点光照
return o;
}
float4 frag(v2f i) :COLOR
{
float3 litDir = normalize(i.litDir);//获取点的入射线单位向量
float3 spDir = i.spDir; // 获取该点到投影球体的矢量
float spDistance = length(spDir); //该点到球体的距离
spDir = normalize(spDir); //该点到投影球体的单位向量
float cosV = dot(spDir, litDir);// 该点到球体 与 该点到入射线的夹角
float sinV = sin(acos(max(0, cosV)));// 拿到余弦值大于0的角度，求正弦
float D = sinV * spDistance; // 解三角形,求对边
float shadow = step(_spR, D); // 如果对边小于半径返回0，该点为阴影点
float c = lerp(1 - _Intensity, 1, shadow);// shadow由0到1
return i.vc * c; // 为0的时候是阴影点
}
ENDCG
}
}
}
这个脚本也放在需要接受阴影的对象上：

using UnityEngine;
using System.Collections;

public class ReceiveShadow : MonoBehaviour {

public GameObject sphere;
void Start () {
Vector3 pos = sphere.transform.localPosition;
GetComponent<Renderer>().sharedMaterial.SetVector("_spPos", new Vector4(pos.x, pos.y, pos.z, 1f));
GetComponent<Renderer>().sharedMaterial.SetFloat("_spR", sphere.transform.localScale.x / 2);
}

}