unity双面材质攻略

来源:互联网 发布:擎天科技 知乎 编辑:程序博客网 时间:2024/03/29 00:22

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Unity内置的Shader,都是单面效果,想必导入Mesh的同学都碰到过这样的痛苦,布料飘起的背面部分看起来是空气,汽车透过车窗看到是路面...各种蛋疼。
有些文章教导大家 把模型做出厚度来吧,这种做法实在太那个啥了......
 
其实用改写Shader的方法可以很方便的实现双面材质。
Unity里有3种Shader方式:
1.Fixed Function Shaders 
2.Vertex and Fragment Shaders
3. Surface Shaders
关于这部分的详细介绍,请参考官方的教程。
这三种方式里,都可以通过直接在Shader代码头部添加一个Cull off 语句,实现强制双面渲染。
但是直接用Cull off的方式 有个重大的缺陷,这材质从两面看无论贴图、颜色、反光、照明情况,都是一模一样的,这并不符合大多数实际情况的常识。
在第1和第2种Shader里,是可以通过在一个渲染子程序里用两个渲染Pass来实现双面不同效果的,这部分网上的资料也很多,写起来也很简单直接。
 
这里主要讨论的是第三种也是最常用的Surface Shader的双面不同效果的实现。
Surface Shader是不能写在Pass里的,所以要实现它的双面不同效果就要用其他变通的办法。
 
首先去Unity官方网站下载一个内置Shader的代码包,链接如下:
http://unity3d.com/download_unity/builtin_shaders.zip 
打开后看见一堆.shader文件,可以用任何文本编辑器打开。可以看见系统内建的Shader基本都是Surface方式。
这里随便打开一个Normal-BumpSpec.Shader 这是普通的高光-凹凸贴图材质

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Shader "Bumped Specular" {
Properties {
    _Color ("Main Color", Color) = (1,1,1,1)
    _SpecColor ("Specular Color", Color) = (0.5, 0.5, 0.5, 1)
    _Shininess ("Shininess", Range (0.03, 1)) = 0.078125
    _MainTex ("Base (RGB) Gloss (A)", 2D) = "white" {}
    _BumpMap ("Normalmap", 2D) = "bump" {}
}
SubShader {
    Tags { "RenderType"="Opaque" }
    LOD 400
     
CGPROGRAM
#pragma surface surf BlinnPhong
 
 
sampler2D _MainTex;
sampler2D _BumpMap;
fixed4 _Color;
half _Shininess;
 
struct Input {
    float2 uv_MainTex;
    float2 uv_BumpMap;
};
 
void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o) {
    fixed4 tex = tex2D(_MainTex, IN.uv_MainTex);
    o.Albedo = tex.rgb * _Color.rgb;
    o.Gloss = tex.a;
    o.Alpha = tex.a * _Color.a;
    o.Specular = _Shininess;
    o.Normal = UnpackNormal(tex2D(_BumpMap, IN.uv_BumpMap));
}
ENDCG
}
FallBack "Specular"
}

简单解说一下几个关键行:
第一行Shader "Bumped Specular" 指定了这个shader出现在Unity系统Shader菜单里的名字,如果要修改系统内建Shader的源代码,最好把这个名字改掉,否则和系统内建Shader重名啦。我是这样写的: Shader "Hog's shaders/BumpSpec_Twoside" ,这个shader会出现在Hog's shaders组里,系统会自动完成这个加载。
第二行Properties后面的一组以下划线开头的变量表示了这个渲染器需要设置的参数。对于一个高光-凹凸材质来说,需要材质颜色、反光颜色、反光率、材质贴图和法线贴图,这5个变量就对应这5个东西啦,详细请参考系统手册。
在第11行LOD 400 后面加上一行:Cull off,这个材质就会自动双面渲染了 Cull off表示双面都渲染,不写默认是Cull back,不渲染背面。你也可以写上Cull front,不渲染正面。
改完这行 ,把第一行改成你希望的名字,把这个shader文件拷贝到工程的assets目录底下,系统就能自动加载啦。
效果如图:
双面贴图
 
双面是双面了,但是哪有两面是一样亮、一样高光区域的....,全透光的砖墙,这种双面很少会用到吧。
 
如何做到双面不同效果呢?
前面说了Surface shader是不能写两个pass渲染不同面的,但其实surface方式可以写多个渲染过程,根本不需要pass的概念,Surface Shader可以这样写:
Call back 
渲染正面的代码
Call front
渲染反面的代码
 
就可以实现双面不同的控制了。
根据这个原理,其实我们只要把系统内建shader的源代码复制一份,就能实现另一面不同效果了。以下供参考:

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Shader "Hog's shaders/BumpSpec_Twoside" {
Properties {
//正面5个参数
    _Color ("Main Color", Color) = (1,1,1,1)
    _SpecColor ("Specular Color", Color) = (0.5, 0.5, 0.5, 1)
    _Shininess ("Shininess", Range (0.03, 1)) = 0.078125
    _MainTex ("Base (RGB) Gloss (A)", 2D) = "white" {}
    _BumpMap ("Normalmap", 2D) = "bump" {}
//反面拷贝 改名 也是5个
    _BackColor ("Back Main Color", Color) = (1,1,1,1)
    _BackSpecColor ("Back Specular Color", Color) = (0.5, 0.5, 0.5, 1)
    _BackShininess ("Back Shininess", Range (0.03, 1)) = 0.078125
    _BackMainTex ("Back Base (RGB) Gloss (A)", 2D) = "white" {}
    _BackBumpMap ("Back Normalmap", 2D) = "bump" {}
}
SubShader {
Tags { "RenderType"="Opaque" }
    LOD 400
    Cull back
//开始渲染正面   
CGPROGRAM
//表明是surface渲染方式 主渲染程序是surf 光照模型是BLinnPhong
#pragma surface surf BlinnPhong 
 
 
sampler2D _MainTex;
sampler2D _BumpMap;
fixed4 _Color;
half _Shininess;
 
struct Input {
    float2 uv_MainTex;
    float2 uv_BumpMap;
};
 
void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o) {
    fixed4 tex = tex2D(_MainTex, IN.uv_MainTex);
    o.Albedo = tex.rgb * _Color.rgb;
    o.Gloss = tex.a;
    o.Alpha = tex.a * _Color.a;
    o.Specular = _Shininess;
    o.Normal = UnpackNormal(tex2D(_BumpMap, IN.uv_BumpMap));}
ENDCG
 
 
    Cull front
//开始渲染反面 其实和就是拷贝了一份正面渲染的代码 除了变量名要改   
CGPROGRAM
#pragma surface surf BlinnPhong
 
sampler2D _BackMainTex;
sampler2D _BackBumpMap;
fixed4 _BackColor;
half _BackShininess;
 
struct Input {
    float2 uv_BackMainTex;
    float2 uv_BackBumpMap;
};
 
void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o) {
    fixed4 tex = tex2D(_BackMainTex, IN.uv_BackMainTex);
    o.Albedo = tex.rgb * _BackColor.rgb;
    o.Gloss = tex.a;
    o.Alpha = tex.a * _BackColor.a;
    o.Specular = _BackShininess;
    o.Normal = UnpackNormal(tex2D(_BackBumpMap, IN.uv_BackBumpMap));}
ENDCG
}
FallBack "Specular"
}
这是个双面可以分别指定的高光-凹凸材质,注意几个要点:
properties部分只能出现一次,所以这是不能直接拷贝的。因为要为双面指定不同的参数,双面的参数变量名肯定不能一样,这个论坛里都是程序猿,没必要多解释了。我简单的把用于正面的5个参数前面都加上了一个Back用于反面。
在CG代码内部也要对应的应用相应的参数,反面的渲染代码就用刚才全部加了Back的那5个参数。
正面代码段用Cull back 开始 反面的代码用Cull front开始
以下是渲染效果:

 
一面是砖墙一面是木板。。蛋疼了没
这个模式下,双面也完全可以指定不同的材质,基本上你不用学习很多内建Shader和CG语法,通过简单的copy-paste就能组合出无穷的双面材质来了。
 
再提升一下,其实我们常用的双面效果,除了透明的材质以外,无非是两种:
一是反面和正面同样纹理,但是不需要高光、反射,只需要一个相对黯淡的被环境光照亮的材质,比如砖墙木盒衣服什么的
二是反面显示为单身或其他纹理,但也不需要高光、反射,只需要被环境光照亮,比如汽车内部 建筑物内部等等。
第一种情况,反面可以沿用正面纹理,但是以普通的Diffuse方式着色
第二种情况,反面不指定或者单独指定纹理,也以普通的Diffuse方式着色
两种情况,反面的渲染都可以借用系统内建Shader的Diffuse渲染代码来实现,方式一的代码:

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Shader "Hog's shaders/BumpSpec_Twoside1" {
Properties {
    _Color ("Main Color", Color) = (1,1,1,1)
    _SpecColor ("Specular Color", Color) = (0.5, 0.5, 0.5, 1)
    _Shininess ("Shininess", Range (0.03, 1)) = 0.078125
    _MainTex ("Base (RGB) Gloss (A)", 2D) = "white" {}
    _BumpMap ("Normalmap", 2D) = "bump" {}
    _BackColor ("Back Main Color", Color) = (1,1,1,1)
}
SubShader {
    Tags { "RenderType"="Opaque" }
    LOD 400
    Cull back
     
CGPROGRAM
#pragma surface surf BlinnPhong
 
 
sampler2D _MainTex;
sampler2D _BumpMap;
fixed4 _Color;
half _Shininess;
 
struct Input {
    float2 uv_MainTex;
    float2 uv_BumpMap;
};
 
void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o) {
    fixed4 tex = tex2D(_MainTex, IN.uv_MainTex);
    o.Albedo = tex.rgb * _Color.rgb;
    o.Gloss = tex.a;
    o.Alpha = tex.a * _Color.a;
    o.Specular = _Shininess;
    o.Normal = UnpackNormal(tex2D(_BumpMap, IN.uv_BumpMap));}
ENDCG
 
    Cull front
     
CGPROGRAM
#pragma surface surf Lambert
 
sampler2D _MainTex;
fixed4 _BackColor;
 
struct Input {
    float2 uv_MainTex;
};
 
void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o) {
    fixed4 c = tex2D(_MainTex, IN.uv_MainTex) * _BackColor;
    o.Albedo = c.rgb;
    o.Alpha = c.a;
}
ENDCG
}
FallBack "Specular"
}
反面渲染的运算就直接借用了系统的Diffuse Shader,只不过纹理是沿用正面的纹理,只增加了一个反面的颜色变量用来模拟环境光亮度,与纹理混合实现反面效果。渲染效果如下:

 
 
方式二代码:

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Shader "Hog's shaders/BumpSpec_Twoside2" {
Properties {
    _Color ("Main Color", Color) = (1,1,1,1)
    _SpecColor ("Specular Color", Color) = (0.5, 0.5, 0.5, 1)
    _Shininess ("Shininess", Range (0.03, 1)) = 0.078125
    _MainTex ("Base (RGB) Gloss (A)", 2D) = "white" {}
    _BumpMap ("Normalmap", 2D) = "bump" {}
    _BackColor ("Back Main Color", Color) = (1,1,1,1)
    _BackMainTex ("Back Base (RGB) Gloss (A)", 2D) = "white" {}
}
SubShader {
    Tags { "RenderType"="Opaque" }
    LOD 400
    Cull back
     
CGPROGRAM
#pragma surface surf BlinnPhong
 
 
sampler2D _MainTex;
sampler2D _BumpMap;
fixed4 _Color;
half _Shininess;
 
struct Input {
    float2 uv_MainTex;
    float2 uv_BumpMap;
};
 
void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o) {
    fixed4 tex = tex2D(_MainTex, IN.uv_MainTex);
    o.Albedo = tex.rgb * _Color.rgb;
    o.Gloss = tex.a;
    o.Alpha = tex.a * _Color.a;
    o.Specular = _Shininess;
    o.Normal = UnpackNormal(tex2D(_BumpMap, IN.uv_BumpMap));}
ENDCG
 
    Cull front
     
CGPROGRAM
#pragma surface surf Lambert
 
sampler2D _BackMainTex;
fixed4 _BackColor;
 
struct Input {
    float2 uv_BackMainTex;
};
 
void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o) {
    fixed4 c = tex2D(_BackMainTex, IN.uv_BackMainTex) * _BackColor;
    o.Albedo = c.rgb;
    o.Alpha = c.a;
}
ENDCG
}
FallBack "Specular"
}
此方式下反面可以单独指定纹理,不指定就直接显示指定的反面颜色,渲染效果如下

 
 
以上只是介绍一个基本思想,在这个基础上能应该能衍生出无穷的变化。对自定义shader有兴趣的可以参考系统手册和Nvidia的CG教学手册。
不过千万不要动不动就使用双面材质,因为会增加系统负荷,应该只用在需要的地方。
 
把以上代码起个名字另存为.shader文件,导入工程assets,就能直接使用。

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