【风宇冲】Unity3D教程宝典之Shader篇：第十九讲凹凸贴图

蔚落 2022-03-12 09:54 200阅读 0赞

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**Shader第十九讲**  **凹凸贴图**

本讲分为两个部分

一：原理

二：实现

**                                                       ** **一：原理**

**（1）眼睛与光**

让我们来看看一个粗糙的表面。

[![【风宇冲】Unity3D教程宝典之Shader篇：第十九讲凹凸贴图][Unity3D_Shader]][Unity3D_Shader_Unity3D_Shader]

从远处看，你判断这个物体是粗糙的的唯一证据是在它表面上下的亮度有改变。你的大脑能够获得这些亮暗不一的图案信息，然后判断出它们是表面中有凹凸的部位。左边的一幅图就说明了这一点。你可以发现它是一个浮雕式的表面。一些矩型和字母被印入表面，但是它们摸上去就像是一个隐藏的监控器的玻璃。如果这个图像是在适当的位置上，那么它除了改变亮度，不需要再做任何其他的工作。

那么你也许会问：我是怎么知道哪些点要亮，哪些点要暗呢？这不难。绝大多数人生活在这样一种环境下——这个环境的大多数光源来自上方（译者注：比如白天主要的光来自太阳，夜晚主要的光来自天花板上的日光灯）。所以向上倾的地方就会更亮，而向下倾的地方就会更暗。所以这种现象使你的眼睛看到一个物体上亮暗区域时，可以判断出它的凹凸情况。相对亮的块被判断是面向上的，相对暗的块被判断是面向下的。所以我只需要给物体上的线条简单得上色。

如果你想要更多的证据，这里还有一幅几乎相同的图，不同于前的是它旋转了180度。所以它是前一幅图倒转的图像。那些先前看起来是凹进去的区域，现在看起来是凸出来的了。

[![【风宇冲】Unity3D教程宝典之Shader篇：第十九讲凹凸贴图][Unity3D_Shader 1]][Unity3D_Shader_Unity3D_Shader 1]

这个时候你的大脑并没有被完全欺骗，你脑中存留的视觉印象使你仍然有能力判断出这是前一幅图，只是它的光源变了，是从小往上照的你的大脑可能强迫性地判断出它是第一幅图。事实上，你只要始终盯着它，并且努力地想像着光是从右下方向照射的，你就会理解它是凹的（译者注：因为日常生活的习惯，你会很容易把这些图形判断成凸出的图形，但是因为有了上一幅对照图的印象，你可能才会特别注意到这些图块其实还是凹入的，只是判断方法不符合我们日常生活习惯，因为这时大多数光不是从上方照射，而是从下往上照射）。

**（2）法线**

之前15讲提到过，法线对光的反射很重要。而一般来说一个三角形上某点的法线就等于垂直整个三角型的法线。但是我们可以通过灰度图或者从法线贴图取得法线，达到更真实的画面效果。

**                                                     二：实现**

**(1)与灰度图叠加 **

这种方式也叫 fake bump mapping,假凹凸贴图。 因为并没有改变物体表面点的位置或者法线。仅仅是 把Bump Map叠加在已经渲染好的表面上 ，造成亮度上的扰动 ，从而让眼睛以为是凹凸的。 计算复杂度是基本加减法。缺点是并不会随着光方向的改变而改变明暗区域。

**(2)** **生成法线**

由于（1）的方法有不能对光进行反应的硬伤。于是有了更逼真的方法：用高度计算法线。

高度 计算法线的方法比较多，这里主要介绍的是CG里广泛采用的一种。

方法:

在对灰度图上的点采样的时候，不单取该点的高度Hg，而且取该点之右 的点Hr 和该点之上的点Ha

以这三个点作2个向量：第一个向量V1是（1，0，Hr - Hg） 第二个V2是（0，1，Ha - Hg）

法线为 单位化后的 v1与v2的向量积 。

如果把结果储存在一张图上，那么就生成了法线贴图了。 Unity3d能替我们做这些，将灰度图转换为法线贴图。就是下面的（3）

**(3)** **Unity里高度图转法线贴图**

具体步骤：

1)导入heightmap

2)选中之后将Texture Type改为Normal map

3)勾选Create from Grayscale

4)Apply

之后就看到unity里该图直接变成了呈蓝色的法线贴图。

[![【风宇冲】Unity3D教程宝典之Shader篇：第十九讲凹凸贴图][Unity3D_Shader 2]][Unity3D_Shader_Unity3D_Shader 2]

PS:

Unity3D里自带的Bump Map Shader,即Bumped Diffuse等Shader是法线贴图的方式。也就是用的是RGB的法线贴图，一般呈蓝色。Unity自带的Shader是没有直接使用灰度图的，而提供能是灰度图转法线贴图的功能。

本文部分内容出自

http://freespace.virgin.net/hugo.elias/graphics/x\_polybm.htm

[Unity3D]: http://blog.sina.com.cn/lsy835375
[Unity3D_Shader]: http://s9.sinaimg.cn/mw690/47113292td1a9e90210a8&690
[Unity3D_Shader_Unity3D_Shader]: /images/20220312/f608b15cd4334466a67e5a087d70a6a2.png
[Unity3D_Shader 1]: http://s3.sinaimg.cn/mw690/47113292td1a9e95bf322&690
[Unity3D_Shader_Unity3D_Shader 1]: /images/20220312/30189bc049a644348753301572d771c0.png
[Unity3D_Shader 2]: http://s6.sinaimg.cn/mw690/47113292td1aa300ea665&690
[Unity3D_Shader_Unity3D_Shader 2]: /images/20220312/b7875ed22ef0414c8ccf2f8202f30585.png