Unity Shader入门精要笔记（十五）：遮罩纹理

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1、遮罩纹理在游戏里应用很广，前几日我们的美术还让我写了个遮罩纹理的shader，用遮罩纹理的rgb通道分别显示草，石和土地的叠加效果。何为遮罩纹理呢，还拿我刚说的那个举例，为了实现土地上有石头和草的效果，如果简单处理，那就是美术自己画，麻烦不说，而且没办法灵活控制，所以遮罩纹理就大显神威了，草，石头和土地是三张普通纹理，如果我把土地放最下面，上面叠加上草的纹理，草的纹理上扣几个洞，这样下面的土就漏出来了，草上面再叠加上石头纹理，同样石头纹理再扣几个洞，那下面的草和土地也漏出来一部分，这样三者就能呈现出混合的效果了，那个这个扣洞的效果，我们就可以交给一个特殊的纹理来做，比如我拿一张纹理，分别用rgb通道来显示草，石头和土地，那这rgb就是三个洞，这个纹理就是遮罩纹理。

2、书上介绍使用遮罩纹理的流程说的非常好：通过采样得到遮罩纹理的纹素值，然后使用其中某个（或某几个）通道的值（rgb）来与某种表面属性进行相乘，这样，当该通道的值为0时，可以保护表面不受该属性的影响。可以让美术人员更加精准的控制模型表面的各种性质。

3、书上的例子是使用一张高光遮罩纹理，逐像素的控制模型表面的高光反射强度。先上图：

可以看出，遮罩纹理可以更加精细的控制光照细节。

4、直接上代码：

// Upgrade NOTE: replaced 'mul(UNITY_MATRIX_MVP,*)' with 'UnityObjectToClipPos(*)'Shader "CustomShader/Texture/MaskShader"{Properties{_MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}_BumpTex ("BumpTex", 2D) = "white" {}_MaskTex ("MaskTex", 2D) = "white" {}_BumpScale ("BumpScale", Float) = 1.0_MaskScale ("MaskScale", Float) = 1.0_Color ("Color Tint", Color) = (1, 1, 1, 1)_Specular ("Specular", Color) = (1, 1, 1, 1)_Gloss("Gloss", Range(8.0, 256)) = 20}SubShader{Pass{Tags {"LightMode" = "ForwardBase"}CGPROGRAM#pragma vertex vert#pragma fragment frag#include "Lighting.cginc"sampler2D _MainTex;float4 _MainTex_ST;sampler2D _BumpTex;float4 _BumpTex_ST;sampler2D _MaskTex;float4 _MaskTex_ST;float _BumpScale;float _MaskScale;fixed4 _Color;fixed4 _Specular;float _Gloss;struct appdata{float4 vertex : POSITION;float2 uv : TEXCOORD0;float3 normal : NORMAL;float4 tangent : TANGENT;};struct v2f{float2 uv : TEXCOORD0;float4 vertex : SV_POSITION;float3 lightDir : TEXCOORD1;float3 viewDir : TEXCOORD2;};v2f vert (appdata v){v2f o;o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);o.uv = TRANSFORM_TEX(v.uv, _MainTex);TANGENT_SPACE_ROTATION;o.lightDir = mul(rotation, ObjSpaceLightDir(v.vertex)).xyz;o.viewDir = mul(rotation, ObjSpaceViewDir(v.vertex)).xyz;return o;}fixed4 frag (v2f i) : SV_Target{fixed3 lightDir = normalize(i.lightDir);fixed3 viewDir = normalize(i.viewDir);fixed4 bumpColor = tex2D(_BumpTex, i.uv);fixed3 tangentNormal = UnpackNormal(bumpColor);tangentNormal.xy *= _BumpScale;tangentNormal.z = sqrt(1 - saturate(dot(tangentNormal.xy, tangentNormal.xy)));fixed3 albedo = tex2D(_MainTex, i.uv).rgb * _Color.rgb;fixed3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz * albedo;fixed3 diffuse = _LightColor0.rgb * albedo * max(0, dot(tangentNormal, lightDir));fixed mask = tex2D(_MaskTex, i.uv).r * _MaskScale;fixed3 halfDir = normalize(viewDir + lightDir);fixed3 specular = _LightColor0.rgb * _Specular * pow(max(0, dot(tangentNormal, halfDir)), _Gloss) * mask;return fixed4(ambient + diffuse + specular, 1.0);}ENDCG}}FallBack "Specular"}

5、我们看看上面的代码，其实去掉光照部分，剩下的代码很少。
首先代码的大部分是用法线纹理实现凹凸效果的部分，这部分不了解的可以看前面有关法线纹理的文章。这里用了在切线空间计算的方法，实则不可取，应该用世界空间计算的方法，但这里不是重点，我们剥离出法线纹理和光照传递计算的部分，重点看遮罩纹理的部分：

fixed mask = tex2D(_MaskTex, i.uv).r * _MaskScale;

遮罩纹理的变量是_MaskTex，上面代码就是从遮罩纹理中采样，并只利用了r通道，然后用_MaskScale对该值进行缩放。我们再看用到mask的地方：

fixed3 specular = _LightColor0.rgb * _Specular * pow(max(0, dot(tangentNormal, halfDir)), _Gloss) * mask;

这是处理高光的代码，与以往高光处理的唯一区别是后面乘了这个mask，你可以想想，如果mask是0，则相乘结果是0，也就是无高光，mask越大，高光越强，而这个mask是由遮罩纹理的r决定的，美术人员只需要控制这个遮罩纹理的r通道，就可以控制该物体各个部分的高光效果了，当然_MaskScale也可以间接影响。

5、遮罩纹理虽然叫遮罩，但其实是用纹理的rgba通道间接影响其他纹理的显示效果的一种手段，这点很重要。只要你想得到，遮罩纹理将会发生很大的作用。