Shader入门精要-广告牌效果

简单的来说，就是让一个图片，无论你的视角怎么调整，该图片总是将正面朝向你。

数学原理

广告牌效果

左图显示了摄像机和5个广告牌之间的位置关系，摄像机是从斜上方向下观察它们的。中间的图显示了当Vertical Restraints属性为1，即固定法线方向为观察视角时所得到的效果，可以看出，所有的广告牌都完全面朝摄像机。右图显示了当Vertical Restraints属性为0，即固定指向上的方向为(0, 1, 0)时所得到的效果，可以看出，广告牌虽然最大限度地面朝摄像机，但其指向上的方向并未发生改变 

代码

注意看TODO中的法线解释。

Shader "Chapter/Billboard"
//广告牌效果的作用，就是无轮视角发生怎样的变化，总让物体显示朝向你想要的(固定的方向)
{Properties{_MainTex ("_Main Tex", 2D) = "white" {}_Color ("_Color Tint", Color) = (1,1,1,1)_VecticalBillborading ("Vertical Restraints",Range(0,1)) = 1 //用于调整是固定法线方向，还是固定向上的方向，即垂直约束}SubShader{Tags { "Queue"="Transparent" "RenderType"="Transparent" "IgnorePrjectot" = "True" "DisableBatching" = "True" }Pass{Tags{"LightMode" = "ForwardBase"}ZWrite OffBlend SrcAlpha OneMinusSrcAlphaCull Off //关闭剔除功能，保证背面的水能显示CGPROGRAM#pragma vertex vert#pragma fragment frag#include "Lighting.cginc"struct a2v{float4 vertex : POSITION;float4 texcoord : TEXCOORD0;};struct v2f{float4 pos : SV_POSITION;float2 uv : TEXCOORD0;};sampler2D _MainTex;float4 _MainTex_ST;fixed4 _Color;fixed _VecticalBillborading;v2f vert (a2v v){v2f o;//使用模型空间的原点作为锚点float3 center = float3(0,0,0);//获取模型空间下的相机的位置float3 viewer = mul(unity_WorldToObject,float4(_WorldSpaceCameraPos,1));//计算三个正交矢量//获取法线方向//TODO 这里有个疑问，为什么法线方向是这样获取的？ // 初步理解，这里应该不是取法线，而是按照我们想要的规则，定义一个我们想要的法线方向。// 或者我们换个角度思考。法线方向，其实应该是我们90度垂直看向一个物体的某个点时的方向，如果是平面的话，所有的法线是平行的，如果是个其他物体，则垂直于切线方向。// 那么我们在这里找的法线方向，其实是，我们垂直正视物体的方向。而我们用广告牌技术要实现的效果，就是我们无论从任何角度去看这个物体，都是垂直正视的，所以法线就是相机到物体的方向。// 如果这么想的话，之前的凹凸材质也比较清晰了，之所以有凹凸效果，正因为垂直正视的方向被法线贴图扰乱到了其他角度，巴拉不拉巴拉比拉bualbual(不知道怎么组织语言了)float3 normalDir = viewer - center;//当_VecticalBillborading为1时，意味着法线方向一直朝向相机//当_VecticalBillborading为0时，意味着法线方向的Y轴为0，即分布在XZ的平面上。此时向上方向理论上与法线垂直，所以向上方向为(0,1,0) normalDir.y = normalDir.y * _VecticalBillborading;//normalDir = normalize(normalDir);//要注意，向上方向是模型空间下的up方向(类似transform.up),而不是切线方向，不要搞混//如果法线方向已经是(0,1,0),那我们需要矫正upDir为前方向防止他们平行float3 upDir = abs(normalDir.y) > 0.999 ? float3(0,0,1) : float3(0,1,0);float3 rightDir = normalize(cross(upDir,normalDir));//TODO 看书时，书上说明，前面的upDir是不准确的，使用upDir和normalDir叉乘得到rightDir方向，//TODO 然后再用rightDir和normalDir的叉乘得到准确的upDir,但是，既然upDir是不准确的，怎么能得到正确的rightDir呢？upDir = normalize(cross(normalDir,rightDir));//因为我们强行转动了物体在相机中出现的视角，所以渲染时用于插值的顶点坐标应该校正一下。float3 centerOffs = v.vertex.xyz - center;float3 localPos = center + rightDir * centerOffs.x + upDir * centerOffs.y + normalDir * centerOffs.z;o.pos = UnityObjectToClipPos(float4(localPos,1));o.uv = TRANSFORM_TEX(v.texcoord,_MainTex);return o;}fixed4 frag (v2f i) : SV_Target{fixed4 c = tex2D(_MainTex,i.uv);c.rgb *= _Color.rgb;return c;}ENDCG}}Fallback "Transparent/VertexLit"
}