Unity Shaders学习笔记——SurfaceShader混合纹理

Posted 2020-07-30 池月

【Unity Shaders】学习笔记——SurfaceShader（六）混合纹理

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写作本系列文章时使用的是Unity5.3。
写代码之前：

1. 当然啦，如果Unity都没安装的话肯定不会来学Unity Shaders吧？

2. 阅读本系列文章之前你需要有一些编程的概念。

3. 在VS里面，Unity Shaders是没有语法高亮显示和智能提示的，VS党可以参考一下这篇文章使代码高亮显示，也可以下载shaderlabvs或NShader之类的插件使代码高亮显示。

4. 这是针对小白的Unity Shaders的基础知识，如果你已经有了基础或者你是大神，那么这些文章不适合你。

5. 由于作者水平的局限，文中或许会有谬误之处，恳请指出。

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纹理混合就是将几张纹理重合在一起显示。最常见的情形是地形纹理。混合纹理可以优化性能，这样只要渲染一次混合后的纹理即可，而不必渲染多次。
接下来要介绍的就是如何混合纹理制作地形着色器：
先准备几张贴图：




这几张就是要混合图片。
我们还需要下面这张图片，这张图片就决定了图片是如何混合的：

（可以先转到后面看效果）
好了，上代码（我还是直接贴全部吧）：

Shader "Custom/Textures" {
    Properties {  
        _MainTint ("Diffuse Tint", Color) = (1,1,1,1)  
          
        //Add the properties below so we can input all of our textures  
        _ColorA ("Terrain Color A", Color) = (1,1,1,1)  
        _ColorB ("Terrain Color B", Color) = (1,1,1,1)  
        _RTexture ("Red Channel Texture", 2D) = ""{}  
        _GTexture ("Green Channel Texture", 2D) = ""{}  
        _BTexture ("Blue Channel Texture", 2D) = ""{}  
        _ATexture ("Alpha Channel Texture", 2D) = ""{}  
        _BlendTex ("Blend Texture", 2D) = ""{}  
    }  
    SubShader {  
        Tags { "RenderType"="Opaque" }  
        LOD 200  
          
        CGPROGRAM  
        #pragma surface surf Lambert  
        // Important!
        #pragma target 4.0
  
        float4 _MainTint;  
        float4 _ColorA;  
        float4 _ColorB;  
        sampler2D _RTexture;  
        sampler2D _GTexture;  
        sampler2D _BTexture;  
        sampler2D _ATexture;  
        sampler2D _BlendTex;  
  
        struct Input {  
            float2 uv_RTexture;
            float2 uv_GTexture;  
            float2 uv_BTexture;  
            float2 uv_ATexture;  
            float2 uv_BlendTex;  
        };  
  
        void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o) {  
            //Get the pixel data from the blend texture  
            //we need a float 4 here because the texture   
            //will return R,G,B,and A or X,Y,Z, and W  
            float4 blendData = tex2D(_BlendTex, IN.uv_BlendTex);  
              
            //Get the data from the textures we want to blend  
            float4 rTexData = tex2D(_RTexture, IN.uv_RTexture);  
            float4 gTexData = tex2D(_GTexture, IN.uv_GTexture);  
            float4 bTexData = tex2D(_BTexture, IN.uv_BTexture);  
            float4 aTexData = tex2D(_ATexture, IN.uv_ATexture);  
              
            //No we need to contruct a new RGBA value and add all   
            //the different blended texture back together  
            float4 finalColor;  
            finalColor = lerp(rTexData, gTexData, blendData.g);  
            finalColor = lerp(finalColor, bTexData, blendData.b);  
            finalColor = lerp(finalColor, aTexData, blendData.a);  
            finalColor.a = 1.0;  
              
            //Add on our terrain tinting colors  
            float4 terrainLayers = lerp(_ColorA, _ColorB, blendData.r);  
            finalColor *= terrainLayers;  
            finalColor = saturate(finalColor);  
                  
            o.Albedo = finalColor.rgb * _MainTint.rgb;  
            o.Alpha = finalColor.a;  
        }  
        ENDCG  
    }   
    FallBack "Diffuse"  
}  

1. 注意我标注了Important！的那行代码，我们在Input结构体里加入了5个UV坐标，如果没写#pragma target 4.0，在Input结构体里加入3个以上的UV坐标，会报错Too many texture interpolators would be used for ForwardBase pass。要么就减少Input里面的UV坐标，那么就加上#pragma target 4.0。在这个例子中，几张贴图的纹理坐标是可以共用的，因为它们的Tilling和Offset的一样，坐标是一样的，也可以在后面的代码中使用同一个坐标。不过如果想每张纹理都有自己的UV坐标以便受到更多的控制的话，那就设置目标编译模型为4.0.（不过好像在4.X的版本里加入多个UV坐标不会报错）

2. 默认你已经看过了前面的文章了，所以大部分代码不需要解释。需要解释的就是lerp函数。lerp就是线性插值。lerp(a,b,f)返回(1-f)*a+b*f。当f为1的时候，就是b值，当f为0时，就是a值，当f为0.5时，就是0.5a+0.5b，也就是f的值越大，a、b混合的值中b的值越大。

3. 明白了lerp函数，颜色混合的那几行代码也就很容易理解了。第一句就是将BlendTexture中的绿色通道当作f值，也就BlendTexture中越绿的地方，gTexture的值越多，表现就是gTexture纹理越明显。剩下的也是同样的道理。

效果

按下面的贴图顺序给纹理赋值：

效果是这样的：

当然贴图顺序是可以更换的，那样会得到不同的效果。
我们看到，在BlendTexture中发红的区域，显示的红色通道贴图的石子，发绿的区域显示的是绿色通道的石子加泥土，发蓝的区域则是蓝色通道中的草地，一些带透明的区域显示的则是透明通道中贴图颜色。