【unity卡通渲染】不拉直头发uv也能做的假各向异性高光

zifa2003293 · 发表于 2023-3-3 16:05

【前言】
本方法完全没有理论支撑，效果不严谨，仅适合不想改uv的懒人，而且就目前的测试来看只适用于【整体形状规则，大体接近球形】的头发模型，有的角度会有点怪（怎么限制这么多），各位轻喷ww。
如果不介意以上问题的话可以继续往下看了。
【正文】
一、先看效果：

blender里的效果

unity里面的效果

头发部分的UV，并不是直的

模型使用的是模之屋：【深空之眼】诗蔻蒂
二、思路
这个效果其实是很偶然做出来的，当既不懂blender又不懂unity的我照着别人的代码在blender里面做出了这个效果时，我以为一切都是正常的。结果当我尝试在unity里面复现效果时，乱七八糟的高光给了我深深的疑惑==。
代码学习了这一篇Shader学习（16）非物理各向异性Shader 作者：九猫
后来我细品了一下我在blender里面的做法，节点如下：

发现问题就出在黄字部分，它输入的“切向（正切）”和我们在unity中理解的并不一样。我们直接输出“切向（正切）”看一下：

看起来是世界空间的，而且也跟uv没有什么关系，但是居然能得到还算不错的结果，那我们就直接在unity里面抄一下吧。
1、首先，找个能做出上图效果的东西，我想到的是物体在模型空间的坐标，要注意：在blender中我把头发部分拆成了单独的物体（意味着头发的原点在头发的中心），但是unity中没有，所以头发的模型空间坐标的Y值会很大，Z值也有一点偏差，解决方法是直接把Y的值归零，Z值加上一个偏移值（自己调个差不多的就行）。
然后结果和blender可能还是有点不一样的：

2、我们知道unity的坐标系和blender不同，所以这里输出的蓝色（Z值）相当于blender中的绿色（Y值），除此之外，红色和蓝色分布的地方也不对，调整一下位置即可：
float3 FakeTangent= normalize(float3(i.modelpos.x,0,i.modelpos.z+_Zbias));
FakeTangent= float4(FakeTangent.z,FakeTangent.y,-FakeTangent.x,1);3、好了，接下来把这个假切线和法线叉乘一下得到假副切线，然后用常规的方法算高光就可以了。有可能遇到法线不够平整的问题会出现奇怪的结果（我在blender里面也是使用了平滑光照），可以把模型法线平滑一下看看

4、高光shader代码
Shader &#34;test/hair&#34;
{
Properties
{
      _Shift1(&#34;_Shift1&#34;,Range(-2,2)) = 0
      _Gloss1(&#34;_Gloss1&#34;,Range(0,600)) = 1
      _Zbias(&#34;_Zbias&#34;, Range(-0.1, 0.1)) = 0
      _LightDir(&#34;_LightDir&#34;,Vector) = (1,0,1,1)
}
SubShader
{
      Pass
      {
         CULL OFF
         Tags {&#34;LightMode&#34;=&#34;ForwardBase&#34;}
         CGPROGRAM
         #pragma vertex vert2
         #pragma fragment frag
         #include &#34;UnityCG.cginc&#34;

         float _Shift1;
         float _Gloss1;
         float _Zbias;
         float4 _LightDir;

         struct appdata2
         {
            float4 vertex : POSITION;
            float2 uv : TEXCOORD0;
            float3 normal : NORMAL;
         };

         struct v2f2
         {
            float2 uv : TEXCOORD0;
            float4 pos : SV_POSITION;
            float4 worldPos :TEXCOORD5;
            float3 normalDir : TEXCOORD2;
            float3 modelpos:TEXCOORD4;
         };

         v2f2 vert2 (appdata2 v)
         {
            v2f2 o;
            o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
            o.uv = v.uv;
            float4 worldPos = mul(UNITY_MATRIX_M, v.vertex);
            o.worldPos.xyz = worldPos.xyz;
            o.worldPos.w = 1;
            o.normalDir = UnityObjectToWorldDir(v.normal);
            o.modelpos=v.vertex.xyz;
            return o;
         }

         fixed4 frag (v2f2 i) : SV_Target
         {
            float3 FakeTangent= normalize(float3(i.modelpos.x,0,i.modelpos.z+_Zbias));//用来算头发高光的
            FakeTangent= float4(FakeTangent.z,FakeTangent.y,-FakeTangent.x,1);
            float3 normalDir = normalize(i.normalDir);
            float3 FakeBionormal=cross( normalDir,FakeTangent);

            float3 lightDir = normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz);
            float3 viewDir = normalize(_WorldSpaceCameraPos - i.worldPos.xyz);

            float3 tangent1 = normalize(FakeBionormal + _Shift1 * normalDir);
            float3 H1 = (normalize(_LightDir) + 0.8*viewDir);//这里0.8随便写的，减少视线方向的影响使效果更稳定
            float dotTH1 = dot(tangent1, H1);
            float sinTH1 = sqrt(1.0 - dotTH1 * dotTH1);
            float dirAtten1 = smoothstep(-1, 0, dotTH1);
            float S1 =pow(sinTH1, _Gloss1);
            return S1;
         }
         ENDCG
      }

      // shadow casting support
      UsePass &#34;Legacy Shaders/VertexLit/SHADOWCASTER&#34;
}
Fallback &#34;Diffuse&#34;
}我自己调整的参数：

Gloss1有点太离谱了，可以用其他方法优化一下

最后整合到自己的shader里面，感觉高光效果还可以

Doris232 · 发表于 2023-3-3 16:14

好棒的高光！真好看！

量子计算9 · 发表于 2023-3-3 16:20

谢谢[爱心]

Arzie100 · 发表于 2023-3-3 16:20

横向辫子会有问题。

Doris232 · 发表于 2023-3-3 16:21

对，只有头上那一圈的高光能看[大哭]

kirin77 · 发表于 2023-3-3 16:24

差不多就是把头发当成一个圆柱来算切线[思考]

XGundam05 · 发表于 2023-3-3 16:24

试试用flowmap

TheLudGamer · 发表于 2023-3-3 16:29

谢谢，了解了一下感觉很有用[种草]

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