Unity中URP下的SimpleLit片元着色器

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前言

在上篇文章中，我们了解了Unity中URP下SimpleLit中的顶点着色器。

• Unity中URP下的SimpleLit顶点着色器

我们在这篇文章中，来了解一下Unity中URP下SimpleLit中的片元着色器。有助于我们之后写自己的光照Shader。

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一、SimpleLit片元着色器大体框架

1、传入 和 返回

• 这里传入参数为 顶点着色器输出的Varyings结构体
• 返回结果用 out修饰来代替函数前的返回类型
  

2、GPU实例化部分

3、准备 BlinnPhong 光照模型计算需要的 SurfaceData

4、准备 BlinnPhong 光照模型计算需要的 InputData

5、进行 BlinnPhong 的计算、雾效颜色混合及透明度计算

由此可以看出：SimpleLit 的片元着色器中
我们最重要的部分是：

1. 准备SurfaceData
2. 准备InputData
3. 最后 BlinnPhong 的计算

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二、准备SurfaceData

1、SurfaceData结构体包含什么：

1. albedo：漫反射颜色
2. specular：镜面反射颜色
3. metallic：金属度
4. smoothness：平滑度
5. normalTS：法线
6. emission：自发光颜色

2、初始化SurfaceData：

3、漫反射颜色及透明度计算

• 透明度计算时，会把漫反射透明度 和 主颜色透明度进行相乘混合
  
• AlphaDiscard：对透明度做处理
  

4、混合漫反射颜色 与 透明度

• 用我们的漫反射颜色 与 主要颜色混合
• 用我们的透明度 与 输出颜色混合
  

5、玻璃效果纹理采样、金属度、镜面反射颜色 及 光滑度

6、自发光纹理采样

三、准备InputData

1、InputData结构体包含什么

• positionWS、positionCS：顶点在世界空间 和 齐次裁剪空间下的数据
• normalWS：世界空间下的法线数据
• viewDirectionWS：视线向量
• shadowCoord：阴影相关
• fogCoord：雾效混合因子
• vertexLighting：顶点光照颜色
• bakedGI：全局光照烘焙颜色
• shadowMask：阴影遮罩
• tangentToWorld：切线转化到世界空间的转化矩阵

2、初始化InputData

void InitializeInputData(Varyings input, half3 normalTS, out InputData inputData)
            {
                inputData = (InputData)0;

                inputData.positionWS = input.positionWS;

                #ifdef _NORMALMAP
        half3 viewDirWS = half3(input.normalWS.w, input.tangentWS.w, input.bitangentWS.w);
        inputData.tangentToWorld = half3x3(input.tangentWS.xyz, input.bitangentWS.xyz, input.normalWS.xyz);
        inputData.normalWS = TransformTangentToWorld(normalTS, inputData.tangentToWorld);
                #else
                half3 viewDirWS = GetWorldSpaceNormalizeViewDir(inputData.positionWS);
                inputData.normalWS = input.normalWS;
                #endif

                inputData.normalWS = NormalizeNormalPerPixel(inputData.normalWS);
                viewDirWS = SafeNormalize(viewDirWS);

                inputData.viewDirectionWS = viewDirWS;

                #if defined(REQUIRES_VERTEX_SHADOW_COORD_INTERPOLATOR)
        inputData.shadowCoord = input.shadowCoord;
                #elif defined(MAIN_LIGHT_CALCULATE_SHADOWS)
        inputData.shadowCoord = TransformWorldToShadowCoord(inputData.positionWS);
                #else
                inputData.shadowCoord = float4(0, 0, 0, 0);
                #endif

                #ifdef _ADDITIONAL_LIGHTS_VERTEX
        inputData.fogCoord = InitializeInputDataFog(float4(inputData.positionWS, 1.0), input.fogFactorAndVertexLight.x);
        inputData.vertexLighting = input.fogFactorAndVertexLight.yzw;
                #else
                inputData.fogCoord = InitializeInputDataFog(float4(inputData.positionWS, 1.0), input.fogFactor);
                inputData.vertexLighting = half3(0, 0, 0);
                #endif

                #if defined(DYNAMICLIGHTMAP_ON)
    inputData.bakedGI = SAMPLE_GI(input.staticLightmapUV, input.dynamicLightmapUV, input.vertexSH, inputData.normalWS);
                #else
                inputData.bakedGI = SAMPLE_GI(input.staticLightmapUV, input.vertexSH, inputData.normalWS);
                #endif

                inputData.normalizedScreenSpaceUV = GetNormalizedScreenSpaceUV(input.positionCS);
                inputData.shadowMask = SAMPLE_SHADOWMASK(input.staticLightmapUV);

                #if defined(DEBUG_DISPLAY)
                #if defined(DYNAMICLIGHTMAP_ON)
    inputData.dynamicLightmapUV = input.dynamicLightmapUV.xy;
                #endif
                #if defined(LIGHTMAP_ON)
    inputData.staticLightmapUV = input.staticLightmapUV;
                #else
    inputData.vertexSH = input.vertexSH;
                #endif
                #endif
            }

1、法线贴图相关

2、视线向量计算 及计算前的向量归一化

3、阴影因子计算

4、额外灯相关计算

5、全局光照相关计算

6、光照贴图相关计算