[Unity Shader] 水纹着色器 Water Shade

2018-11-18 本文已影响0人 m969

着色器效果

基于Unity 2018.3.0、Amplify Shader Editor 1.5.7

water_shader.gif

参数设置

不进行背面剔除，这样从水下也能看到。
投射阴影和接受阴影都勾掉，因为水面不需要。

参数设置.png

输出节点

_color和_normalMap后面都有流程计算。
Glossiness是水面光泽度。

输出节点设置.png

计算基础UV

这里利用世界坐标(World Position)来计算UV，换成本地顶点坐标(Vertex Position)也可以，只是最终效果会有点不一样。在移动面片的时候，利用Vertex Position实现的水纹会跟着一起移动，而利用World Position实现的则不会。
利用除法运算(Divide)，属性UV Scale可以控制UV坐标的缩小和放大，而后面计算水纹贴图的流程基于这里的UV，所以UV Scale可以控制贴图的放大和缩小。

计算世界uv坐标.png

计算UV 1和UV 2

后面进行水纹贴图混合的时候需要用到两张不同UV的贴图，所以这里利用时间系数(Time Parameters)并结合Panner节点得到了移动方向、移动速度和UV缩放都可以不一样的移动的UV1和UV2。
UV 1 Tiling和UV 2 Tiling分别控制两个UV的缩放。
UV 1 Animator和UV 2 Animator分别控制两个UV的移动方向和移动速度。

计算贴图uv坐标.png

水纹法线贴图插值混合

利用前面计算得到的两个动态UV我们可以得到两张动态的法线贴图样本，再将两者进行插值混合就可以得到运动的连续不规则的法线贴图，以此来模拟波光粼粼的水面。
这里有三个节点的参数需要调整，一个是贴图对象Texture Object节点（就是放贴图图片的那个节点）需要把Default Texture设为Bump，勾选Hide in Inspector，如下图[1]。另外两个贴图样本Texture Sample节点（就是有蓝色球体的节点）需要把Unpack Normal Map勾选上，这样它的Scale参数才会暴露，如下图[2]。
属性Normal Map 1 Strength和Normal Map 2 Strength分别控制两个法线贴图样本的凹凸程度。
属性Normal Blend Strength用以调节两个法线贴图样本的混合比例。

计算混合法线贴图.png
水纹法线贴图.jpg

[1] Texture Object参数设置.png

[2] Texture Sample参数设置.png

水面颜色计算

Fresnel 菲涅耳公式（或菲涅耳方程），由奥古斯丁·让·菲涅耳导出。用来描述光在不同折射率的介质之间的行为。由公式推导出的光的反射称之为“菲涅尔反射”。菲涅尔公式是光学中的重要公式，用它能解释反射光的强度、折射光的强度、相位与入射光的强度的关系。
菲涅耳公式一般用于水面效果，比如你站在湖边，近处的水清澈见底，没有反光，而远处的水面却倒映着天空，这就是菲涅耳效应。
Fresnel节点的Power我们设为1.336。

水面颜色计算.png

如果没有出错的话现在的效果应该是这样的：

water_shader1.gif

波光光晕

如果需要水面有波光光晕的效果要用到Unity的Post Processing。
首先你需要下载并导入Unity的Post Processing插件，然后新建一个Post-Processing Profile。

新建Post-Processing Profile.png
勾选上Bloom效果。

勾选Bloom效果.png
然后给相机添加PostProcessingBehaviour脚本，参数Profile就选我们刚刚创建的。

相机添加脚本.png

water_shader.gif

Shader源码

如果想要看shader的源代码可以点界面上的这个按钮，它就会生成shader代码。

生成源码.png

结束

本文章属于个人分析与见解分享，如有不正确的地方，请指正

原作者视频链接
Amplify Shader Editor官方教程
(都是Youtube上的，需要翻墙)

最后附上生成的shader源码

// Made with Amplify Shader Editor
// Available at the Unity Asset Store - http://u3d.as/y3X 
Shader "MagicFire/Water"
{
    Properties
    {
        _ColorShallow("Color (Shallow)", Color) = (0,0.2941177,0.2078431,0)
        _ColorDeep("Color (Deep)", Color) = (0,0.1803922,0.1254902,0)
        _Glossiness("Glossiness", Range( 0 , 1)) = 0.75
        [HideInInspector]_NormalMap("Normal Map", 2D) = "bump" {}
        _NormalBlendStrength("Normal Blend Strength", Range( 0 , 1)) = 0
        _NormalMap1Strength("Normal Map 1 Strength", Range( 0 , 1)) = 0
        _NormalMap2Strength("Normal Map 2 Strength", Range( 0 , 1)) = 0
        _UVScale("UV Scale", Float) = 1
        _UV1Tiling("UV 1 Tiling", Float) = 0
        _UV2Tiling("UV 2 Tiling", Float) = 0
        _UV1Animator("UV 1 Animator", Vector) = (0,0,0,0)
        _UV2Animator("UV 2 Animator", Vector) = (0,0,0,0)
        [HideInInspector] __dirty( "", Int ) = 1
    }

    SubShader
    {
        Tags{ "RenderType" = "Opaque"  "Queue" = "Geometry+0" "IgnoreProjector" = "True" }
        Cull Off
        CGPROGRAM
        #include "UnityStandardUtils.cginc"
        #include "UnityShaderVariables.cginc"
        #pragma target 3.0
        #pragma surface surf Standard keepalpha noshadow 
        struct Input
        {
            float3 worldPos;
            INTERNAL_DATA
        };

        uniform sampler2D _NormalMap;
        uniform float _NormalMap1Strength;
        uniform float2 _UV1Animator;
        uniform float _UVScale;
        uniform float _UV1Tiling;
        uniform float _NormalMap2Strength;
        uniform float2 _UV2Animator;
        uniform float _UV2Tiling;
        uniform float _NormalBlendStrength;
        uniform float4 _ColorDeep;
        uniform float4 _ColorShallow;
        uniform float _Glossiness;

        void surf( Input i , inout SurfaceOutputStandard o )
        {
            float3 ase_worldPos = i.worldPos;
            float2 appendResult19 = (float2(ase_worldPos.x , ase_worldPos.z));
            float2 _worldUV22 = ( appendResult19 / _UVScale );
            float2 panner29 = ( _Time.x * _UV1Animator + ( _worldUV22 * _UV1Tiling ));
            float2 _UV141 = panner29;
            float2 panner30 = ( _Time.x * _UV2Animator + ( _worldUV22 * _UV2Tiling ));
            float2 _UV242 = panner30;
            float3 lerpResult4 = lerp( UnpackScaleNormal( tex2D( _NormalMap, _UV141 ), _NormalMap1Strength ) , UnpackScaleNormal( tex2D( _NormalMap, _UV242 ), _NormalMap2Strength ) , _NormalBlendStrength);
            float3 _normalMap12 = lerpResult4;
            o.Normal = _normalMap12;
            float3 ase_worldViewDir = normalize( UnityWorldSpaceViewDir( ase_worldPos ) );
            float fresnelNdotV14 = dot( _normalMap12, ase_worldViewDir );
            float fresnelNode14 = ( 0.0 + 1.0 * pow( 1.0 - fresnelNdotV14, 1.336 ) );
            float4 lerpResult11 = lerp( _ColorDeep , _ColorShallow , fresnelNode14);
            float4 _color16 = lerpResult11;
            o.Albedo = _color16.rgb;
            o.Smoothness = _Glossiness;
            o.Alpha = 1;
        }

        ENDCG
    }
    CustomEditor "ASEMaterialInspector"
}
/*ASEBEGIN
Version=15700
0;73;1407;813;2081.205;627.2566;1;True;False
Node;AmplifyShaderEditor.CommentaryNode;25;-1887.509,127.3669;Float;False;1234.871;652.6294;Normal Map;10;5;1;6;7;3;2;4;12;43;44;;1,1,1,1;0;0
Node;AmplifyShaderEditor.CommentaryNode;23;-1664.718,-1592.372;Float;False;1003.104;344.3098;World UV;5;18;19;20;21;22;;1,1,1,1;0;0
Node;AmplifyShaderEditor.CommentaryNode;45;-1960.334,-1215.589;Float;False;1307.833;614.6536;UV 1 and 2;19;33;34;28;26;39;38;31;37;32;40;30;29;41;42;48;49;50;51;52;;1,1,1,1;0;0
Node;AmplifyShaderEditor.CommentaryNode;24;-1857.353,-584.6671;Float;False;1207.816;691.6169;Color;6;15;9;14;10;11;16;;1,1,1,1;0;0
Node;AmplifyShaderEditor.DynamicAppendNode;19;-1333.614,-1519.062;Float;False;FLOAT2;4;0;FLOAT;0;False;1;FLOAT;0;False;2;FLOAT;0;False;3;FLOAT;0;False;1;FLOAT2;0
Node;AmplifyShaderEditor.RangedFloatNode;34;-1638.633,-1147.188;Float;False;Property;_UV1Tiling;UV 1 Tiling;8;0;Create;True;0;0;False;0;0;0.5;0;0;0;1;FLOAT;0
Node;AmplifyShaderEditor.TimeNode;28;-1910.334,-1008.889;Float;False;0;5;FLOAT4;0;FLOAT;1;FLOAT;2;FLOAT;3;FLOAT;4
Node;AmplifyShaderEditor.WorldPosInputsNode;18;-1614.718,-1542.372;Float;False;0;4;FLOAT3;0;FLOAT;1;FLOAT;2;FLOAT;3
Node;AmplifyShaderEditor.Vector2Node;37;-1640.835,-828.2912;Float;False;Property;_UV2Animator;UV 2 Animator;11;0;Create;True;0;0;False;0;0,0;1,0.5;0;3;FLOAT2;0;FLOAT;1;FLOAT;2
Node;AmplifyShaderEditor.WireNode;49;-1484.578,-1174.945;Float;False;1;0;FLOAT2;0,0;False;1;FLOAT2;0
Node;AmplifyShaderEditor.WireNode;50;-1270.119,-813.7495;Float;False;1;0;FLOAT2;0,0;False;1;FLOAT2;0
Node;AmplifyShaderEditor.TexturePropertyNode;1;-1829.295,365.4403;Float;True;Property;_NormalMap;Normal Map;3;1;[HideInInspector];Create;True;0;0;False;0;be533234230ae5e4691ba6c71bd06458;be533234230ae5e4691ba6c71bd06458;True;bump;Auto;Texture2D;0;1;SAMPLER2D;0
Node;AmplifyShaderEditor.GetLocalVarNode;13;-264.5653,-170.9892;Float;False;12;_normalMap;1;0;OBJECT;0;False;1;FLOAT3;0
Node;AmplifyShaderEditor.FresnelNode;14;-1516.598,-146.0497;Float;True;Standard;WorldNormal;ViewDir;False;5;0;FLOAT3;0,0,1;False;4;FLOAT3;0,0,0;False;1;FLOAT;0;False;2;FLOAT;1;False;3;FLOAT;1.336;False;1;FLOAT;0
Node;AmplifyShaderEditor.SamplerNode;2;-1485.134,217.5576;Float;True;Property;_TextureSample0;Texture Sample 0;3;0;Create;True;0;0;False;0;None;None;True;0;False;white;Auto;True;Object;-1;Auto;Texture2D;6;0;SAMPLER2D;;False;1;FLOAT2;0,0;False;2;FLOAT;0;False;3;FLOAT2;0,0;False;4;FLOAT2;0,0;False;5;FLOAT;1;False;5;FLOAT3;0;FLOAT;1;FLOAT;2;FLOAT;3;FLOAT;4
Node;AmplifyShaderEditor.WireNode;39;-1635.153,-682.9353;Float;False;1;0;FLOAT;0;False;1;FLOAT;0
Node;AmplifyShaderEditor.Vector2Node;38;-1338.752,-755.934;Float;False;Property;_UV1Animator;UV 1 Animator;10;0;Create;True;0;0;False;0;0,0;0.5,1;0;3;FLOAT2;0;FLOAT;1;FLOAT;2
Node;AmplifyShaderEditor.GetLocalVarNode;44;-1827.933,263.4472;Float;False;42;_UV2;1;0;OBJECT;0;False;1;FLOAT2;0
Node;AmplifyShaderEditor.SimpleDivideOpNode;20;-1109.614,-1518.062;Float;False;2;0;FLOAT2;0,0;False;1;FLOAT;0;False;1;FLOAT2;0
Node;AmplifyShaderEditor.GetLocalVarNode;17;-239.034,-261.7652;Float;False;16;_color;1;0;OBJECT;0;False;1;COLOR;0
Node;AmplifyShaderEditor.ColorNode;9;-1518.016,-534.6673;Float;False;Property;_ColorDeep;Color (Deep);1;0;Create;True;0;0;False;0;0,0.1803922,0.1254902,0;0,0.160377,0.1115665,1;0;5;COLOR;0;FLOAT;1;FLOAT;2;FLOAT;3;FLOAT;4
Node;AmplifyShaderEditor.ColorNode;10;-1515.598,-348.8681;Float;False;Property;_ColorShallow;Color (Shallow);0;0;Create;True;0;0;False;0;0,0.2941177,0.2078431,0;0,0.3773581,0.2365346,1;0;5;COLOR;0;FLOAT;1;FLOAT;2;FLOAT;3;FLOAT;4
Node;AmplifyShaderEditor.GetLocalVarNode;26;-1907.334,-1117.889;Float;False;22;_worldUV;1;0;OBJECT;0;False;1;FLOAT2;0
Node;AmplifyShaderEditor.GetLocalVarNode;43;-1828.743,183.4357;Float;False;41;_UV1;1;0;OBJECT;0;False;1;FLOAT2;0
Node;AmplifyShaderEditor.GetLocalVarNode;15;-1807.353,-151.7233;Float;False;12;_normalMap;1;0;OBJECT;0;False;1;FLOAT3;0
Node;AmplifyShaderEditor.RangedFloatNode;21;-1332.614,-1367.062;Float;False;Property;_UVScale;UV Scale;7;0;Create;True;0;0;False;0;1;10;0;0;0;1;FLOAT;0
Node;AmplifyShaderEditor.RangedFloatNode;5;-1841.319,584.0704;Float;False;Property;_NormalMap1Strength;Normal Map 1 Strength;5;0;Create;True;0;0;False;0;0;1;0;1;0;1;FLOAT;0
Node;AmplifyShaderEditor.PannerNode;30;-1196.334,-967.8888;Float;False;3;0;FLOAT2;0,0;False;2;FLOAT2;0,0;False;1;FLOAT;1;False;1;FLOAT2;0
Node;AmplifyShaderEditor.RangedFloatNode;46;-331.2917,-93.32761;Float;False;Property;_Glossiness;Glossiness;2;0;Create;True;0;0;False;0;0.75;0.79;0;1;0;1;FLOAT;0
Node;AmplifyShaderEditor.RegisterLocalVarNode;42;-895.501,-929.3951;Float;False;_UV2;-1;True;1;0;FLOAT2;0,0;False;1;FLOAT2;0
Node;AmplifyShaderEditor.SimpleMultiplyOpNode;31;-1421.534,-1165.589;Float;False;2;2;0;FLOAT2;0,0;False;1;FLOAT;0;False;1;FLOAT2;0
Node;AmplifyShaderEditor.WireNode;48;-1677.718,-1174.945;Float;False;1;0;FLOAT2;0,0;False;1;FLOAT2;0
Node;AmplifyShaderEditor.RegisterLocalVarNode;12;-895.6389,310.3587;Float;False;_normalMap;-1;True;1;0;FLOAT3;0,0,0;False;1;FLOAT3;0
Node;AmplifyShaderEditor.RegisterLocalVarNode;16;-892.5334,-411.2758;Float;False;_color;-1;True;1;0;COLOR;0,0,0,0;False;1;COLOR;0
Node;AmplifyShaderEditor.SamplerNode;3;-1478.434,419.6586;Float;True;Property;_TextureSample1;Texture Sample 1;2;0;Create;True;0;0;False;0;None;None;True;0;False;white;Auto;True;Object;-1;Auto;Texture2D;6;0;SAMPLER2D;;False;1;FLOAT2;0,0;False;2;FLOAT;0;False;3;FLOAT2;0,0;False;4;FLOAT2;0,0;False;5;FLOAT;1;False;5;FLOAT3;0;FLOAT;1;FLOAT;2;FLOAT;3;FLOAT;4
Node;AmplifyShaderEditor.RangedFloatNode;33;-1637.535,-900.2913;Float;False;Property;_UV2Tiling;UV 2 Tiling;9;0;Create;True;0;0;False;0;0;0.5;0;0;0;1;FLOAT;0
Node;AmplifyShaderEditor.RegisterLocalVarNode;41;-899.501,-1091.395;Float;False;_UV1;-1;True;1;0;FLOAT2;0,0;False;1;FLOAT2;0
Node;AmplifyShaderEditor.LerpOp;11;-1154.927,-419.7842;Float;False;3;0;COLOR;0,0,0,0;False;1;COLOR;0,0,0,0;False;2;FLOAT;0;False;1;COLOR;0
Node;AmplifyShaderEditor.WireNode;52;-1490.849,-930.3856;Float;False;1;0;FLOAT2;0,0;False;1;FLOAT2;0
Node;AmplifyShaderEditor.WireNode;51;-1677.718,-954.2146;Float;False;1;0;FLOAT2;0,0;False;1;FLOAT2;0
Node;AmplifyShaderEditor.PannerNode;29;-1197.334,-1111.889;Float;False;3;0;FLOAT2;0,0;False;2;FLOAT2;0,0;False;1;FLOAT;1;False;1;FLOAT2;0
Node;AmplifyShaderEditor.RangedFloatNode;7;-1474.458,650.2872;Float;False;Property;_NormalBlendStrength;Normal Blend Strength;4;0;Create;True;0;0;False;0;0;0.5;0;1;0;1;FLOAT;0
Node;AmplifyShaderEditor.WireNode;40;-1459.85,-956.6362;Float;False;1;0;FLOAT;0;False;1;FLOAT;0
Node;AmplifyShaderEditor.SimpleMultiplyOpNode;32;-1418.934,-916.0895;Float;False;2;2;0;FLOAT2;0,0;False;1;FLOAT;0;False;1;FLOAT2;0
Node;AmplifyShaderEditor.LerpOp;4;-1103.509,310.9968;Float;False;3;0;FLOAT3;0,0,0;False;1;FLOAT3;0,0,0;False;2;FLOAT;0;False;1;FLOAT3;0
Node;AmplifyShaderEditor.RangedFloatNode;6;-1841.319,672.0699;Float;False;Property;_NormalMap2Strength;Normal Map 2 Strength;6;0;Create;True;0;0;False;0;0;1;0;1;0;1;FLOAT;0
Node;AmplifyShaderEditor.RegisterLocalVarNode;22;-904.6137,-1509.062;Float;False;_worldUV;-1;True;1;0;FLOAT2;0,0;False;1;FLOAT2;0
Node;AmplifyShaderEditor.StandardSurfaceOutputNode;0;36,-260;Float;False;True;2;Float;ASEMaterialInspector;0;0;Standard;MagicFire/Water;False;False;False;False;False;False;False;False;False;False;False;False;False;False;True;False;False;False;False;False;Off;0;False;-1;0;False;-1;False;0;False;-1;0;False;-1;False;0;Opaque;0.5;True;False;0;False;Opaque;;Geometry;All;True;True;True;True;True;True;True;True;True;True;True;True;True;True;True;True;True;0;False;-1;False;0;False;-1;255;False;-1;255;False;-1;0;False;-1;0;False;-1;0;False;-1;0;False;-1;0;False;-1;0;False;-1;0;False;-1;0;False;-1;False;2;15;10;25;False;0.5;False;0;5;False;-1;10;False;-1;0;0;False;-1;0;False;-1;0;False;-1;0;False;-1;0;False;0;0,0,0,0;VertexOffset;True;False;Cylindrical;False;Relative;0;;-1;-1;-1;-1;0;False;0;0;False;-1;-1;0;False;-1;0;0;0;16;0;FLOAT3;0,0,0;False;1;FLOAT3;0,0,0;False;2;FLOAT3;0,0,0;False;3;FLOAT;0;False;4;FLOAT;0;False;5;FLOAT;0;False;6;FLOAT3;0,0,0;False;7;FLOAT3;0,0,0;False;8;FLOAT;0;False;9;FLOAT;0;False;10;FLOAT;0;False;13;FLOAT3;0,0,0;False;11;FLOAT3;0,0,0;False;12;FLOAT3;0,0,0;False;14;FLOAT4;0,0,0,0;False;15;FLOAT3;0,0,0;False;0
WireConnection;19;0;18;1
WireConnection;19;1;18;3
WireConnection;49;0;48;0
WireConnection;50;0;37;0
WireConnection;14;0;15;0
WireConnection;2;0;1;0
WireConnection;2;1;43;0
WireConnection;2;5;5;0
WireConnection;39;0;28;1
WireConnection;20;0;19;0
WireConnection;20;1;21;0
WireConnection;30;0;32;0
WireConnection;30;2;50;0
WireConnection;30;1;39;0
WireConnection;42;0;30;0
WireConnection;31;0;49;0
WireConnection;31;1;34;0
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WireConnection;16;0;11;0
WireConnection;3;0;1;0
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WireConnection;3;5;6;0
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WireConnection;11;1;10;0
WireConnection;11;2;14;0
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WireConnection;51;0;26;0
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WireConnection;40;0;28;1
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WireConnection;0;0;17;0
WireConnection;0;1;13;0
WireConnection;0;4;46;0
ASEEND*/
//CHKSM=A8479E980F2CC0AA438A50E60E601097E1F65379

[Unity Shader] 水纹着色器 Water Shade

着色器效果

参数设置

输出节点

计算基础UV

计算UV 1和UV 2

水纹法线贴图插值混合

[1] Texture Object参数设置.png

[2] Texture Sample参数设置.png

水面颜色计算

波光光晕

Shader源码

结束

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