ShaderLab学习小结接收平行光阴影

Posted 2020-10-22

运行环境：
Win10 x64
Unity 5.5.4
在“ShaderLab学习小结（四）简单产生阴影”基础上，在顶点片断着色器中编写程序使材质能接收阴影
将小结（四）中添加的plane的材质换成和球体一样，即用相同的shader，效果如下：

阴影消失。
球的shader代码没有改动，也就是说球应该是产生阴影了，但是底下的plane也换成球的材质，接收不到阴影。
那就要修改shader让它能接收阴影。
Shader代码：

Shader "Custom/DifSpecPoint" {
    Properties {
        _Spec ("Spec", Color) = (1,1,1,1)
        _Shin ("Shin", range(1,32)) = 2
    }
    SubShader {
        pass {
            tags{ "lightmode" = "forwardbase" }
            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag
            #include "unitycg.cginc"
            #include "lighting.cginc"
            #include "autolight.cginc"  //1.
            #pragma multi_compile_fwdbase //2.
            fixed4 _Spec;
            float _Shin;
            struct v2f{
                float4 pos:POSITION;
                float3 normal:NORMAL;
                float4 vertex:TEXCOORD2;
                SHADOW_COORDS(0)       //3.
            };
            v2f vert(appdata_base v)
            {
                v2f o;
                o.pos = mul(UNITY_MATRIX_MVP, v.vertex);
                o.normal = normalize(v.normal);
                o.vertex = v.vertex;
                TRANSFER_SHADOW(o)  //4.
                return o;
            }
            fixed4 frag(v2f IN):COLOR
            {
              float3 wpos = mul(unity_ObjectToWorld, IN.vertex).xyz;
                UNITY_LIGHT_ATTENUATION(atten, IN, wpos)  //5.
                //diffuse
                float3 N = UnityObjectToWorldNormal(IN.normal);
                float3 L = normalize(_WorldSpaceLightPos0).xyz;
                float ndotl = saturate(dot(N, L));
                fixed4 col = _LightColor0*ndotl;
                //specular
                float3 V = normalize(WorldSpaceViewDir(IN.vertex));
                float3 R = 2 * dot(N, L)*N - L; //phong
                float3 H = normalize(V + L);    //blinphong
                float specScale = pow(saturate(dot(R, V)), _Shin);  //phong
                specScale = pow(saturate(dot(H, N)), _Shin);        //blinphong
                col += _Spec*specScale;
                //pointlight

                float3 pL = Shade4PointLights(unity_4LightPosX0, unity_4LightPosY0, unity_4LightPosZ0,
                    unity_LightColor[0].rgb, unity_LightColor[1].rgb, unity_LightColor[2].rgb, unity_LightColor[3].rgb,
                    unity_4LightAtten0,
                    wpos, N);
                col.rgb += pL;

                //shadow
                col.rgb *= atten;    //6.

                col += UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT;
                return col;
            }
            ENDCG
        }
    }
        fallback "Diffuse"
}

一、代码中添加了六处代码，如上以//1. //2.标注

1.

#include "autolight.cginc"  //1.

引用autolight.cginc

2.

#pragma multi_compile_fwdbase //2.

添加这一行，见unity手册“Making multiple shader program variants"中相关描述： compiles all variants needed by ForwardBase (forward rendering base) pass type. The variants deal with different lightmap types and main directional light having shadows on or off.这会对应主平行光产生的阴影。

以下3~5见autolight.cginc

3.

 SHADOW_COORDS(0)       //3.

4.

TRANSFER_SHADOW(o)  //4.

5.

UNITY_LIGHT_ATTENUATION(atten, IN, wpos)  //5.

6.将5中计算出的atten与颜色的rgb相乘

//shadow
                col.rgb *= atten;    //6.

二、

效果如下图：

可见plane可以接受主平行光照射球体产生的阴影了

1、

从UNITY_LIGHT_ATTENUATION倒推，查看autolight.cginc，在5.0helper中

#ifdef DIRECTIONAL
    #define UNITY_LIGHT_ATTENUATION(destName, input, worldPos)  fixed destName = SHADOW_ATTENUATION(input);
#endif

其中SHADOW_ATTENUATION(input)的定义，查找可知对应不同的函数，但参数一样

a._ShadowCoord

再查

_ShadowCoord

在autolight.cginc开头Shadow helpers中

#define SHADOW_COORDS(idx1) unityShadowCoord4 _ShadowCoord : TEXCOORD##idx1;

定义了，那么在v2f结构体中就要写入

 SHADOW_COORDS(0)       //3.

注意括号里的0，这个是代表TEXCOORD0，如果0被占了，则依次向后找，比如改成1、2什么的

2.

看

TRANSFER_SHADOW(o)  //4.

个人理解是把计算的阴影要从vertex程序传至fragment程序中，然后fragment中的UNITY_LIGHT_ATTENUATION
才能起作用（不信可以把TRANSFER_SHADOW(o)注释掉，不报错，但阴影没了）
而TRANSFER_SHADOW在autolight.cginc中的定义也是需要

a._ShadowCoord

的，所以在v2f结构体中定义了SHADOW_COORDS(0)满足了TRANSFER_SHADOW和UNITY_LIGHT_ATTENUATION两段宏的需要。