Unity中URP实现水体（水下的扭曲）

文章目录

• 前言
• 一、使用一张法线纹理，作为水下扭曲的纹理
• • 1、在属性面板定义一个纹理，用于传入法线贴图
  • 2、在Pass中，定义对应的纹理和采样器
  • 3、在常量缓冲区，申明修改 Tilling 和 Offset 的ST
  • 4、在顶点着色器，计算得到 应用了 ST 和 随时间流动的UV，用于纹理采样(_WaterSpeed是上篇文章中用到的)
  • 5、在片元着色器中，对其进行法线纹理进行采样
  • 二、实现水下扭曲的效果
  • • 1、定义一个扰度值，控制扭曲水下的扭曲程度
    • 2、在URP设置中，开启抓屏
    • 3、在Pass中，定义抓屏的 纹理 和 采样器
    • 4、使用线性插值后的结果，进行抓屏的纹理采样
    • 5、最后，与上篇文章计算得到的水的颜色混合
    • 请添加图片描述
    • 三、���终代码

      ---

      前言

      在上篇文章中，我们实现了水体中 和 物体接触时，产生泡沫的效果。

      • Unity中URP实现水体效果（泡沫）

        在这篇文章中，我们在上一篇文章的基础上来实现水下扭曲的效果。

        ---

        一、使用一张法线纹理，作为水下扭曲的纹理

        原理：

        • Unity中Shader的UV扭曲效果的实现

          1、在属性面板定义一个纹理，用于传入法线贴图

          _DistortTex(“DistortNormalTex”,2D) = “white”{}

          2、在Pass中，定义对应的纹理和采样器

          TEXTURE2D(_DistortTex);SAMPLER(sampler_DistortTex);

          3、在常量缓冲区，申明修改 Tilling 和 Offset 的ST

          half4 _DistortTex_ST;

          4、在顶点着色器，计算得到 应用了 ST 和 随时间流动的UV，用于纹理采样(_WaterSpeed是上篇文章中用到的)

          o.uv.xy = TRANSFORM_TEX(v.uv,_DistortTex)+_Time.y * _WaterSpeed;

          5、在片元着色器中，对其进行法线纹理进行采样

          half4 distortTex = SAMPLE_TEXTURE2D(_DistortTex,sampler_DistortTex,i.uv.xy);

          ---

          二、实现水下扭曲的效果

          原理：把抓取到的屏幕纹理，使用进行流动扭曲

          • Unity中URP下抓屏的 开启 和 使用

            1、定义一个扰度值，控制扭曲水下的扭曲程度

            • 屏幕UV 和 法线纹理扭曲之间线性插值

              float2 distortUV = lerp(screenUV,distortTex,_Distort);

              • 在后面的文章中，发现以这个采样会有Bug，采样范围超过了水面。所以，这里进行了一下修改。

                float2 distortUV = screenUV * _Distort + distortTex.xy;

                2、在URP设置中，开启抓屏

                3、在Pass中，定义抓屏的 纹理 和 采样器

                TEXTURE2D(_CameraOpaqueTexture);SAMPLER(sampler_CameraOpaqueTexture);

                4、使用线性插值后的结果，进行抓屏的纹理采样

                half4 cameraOpaqueTex = SAMPLE_TEXTURE2D(_CameraOpaqueTexture,sampler_CameraOpaqueTexture,distortUV);

                5、最后，与上篇文章计算得到的水的颜色混合

                col *= cameraOpaqueTex;

                三、最终代码

                //水的深度Shader "MyShader/URP/P4_8"{    Properties     {        [Header(Base)]        _WaterColor1("WaterColor1",Color) = (1,1,1,1)        _WaterColor2("WaterColor2",Color) = (1,1,1,1)                _WaterSpeed("WaterSpeed",Range(0,1)) = 0.1                [Header(Foam)]        _FoamTex("FoamTex",2D) = "white"{}         _FoamColor("FoamColor",Color) = (1,1,1,1)        _FoamRange("FoamRange",Range(0,5)) = 1        _FoamNoise("FoamNoise",Range(0,3)) = 1        [Header(Distort)]        _DistortTex("DistortNormalTex",2D) = "white"{}        [PowerSlider(3)]_Distort("Distort",Range(0,0.5)) = 0    }        SubShader    {        Tags        {            //告诉引擎，该Shader只用于 URP 渲染管线            "RenderPipeline"="UniversalPipeline"            //渲染类型            "RenderType"="Transparent"            //渲染队列            "Queue"="Transparent"        }        //Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha        ZWrite Off        Pass        {            Name "Unlit"                      HLSLPROGRAM            #pragma vertex vert            #pragma fragment frag            // Pragmas            #pragma target 2.0                        // Includes            #include "Packages/com.unity.render-pipelines.core/ShaderLibrary/Color.hlsl"            #include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Core.hlsl"            #include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Input.hlsl"            CBUFFER_START(UnityPerMaterial)            half4 _WaterColor1;            half4 _WaterColor2;            half _FoamRange;            half _WaterSpeed;            half4 _FoamColor;            half _FoamNoise;            half4 _FoamTex_ST;            half _Distort;            half4 _DistortTex_ST;            CBUFFER_END                        TEXTURE2D(_CameraDepthTexture);SAMPLER(sampler_CameraDepthTexture);            TEXTURE2D(_FoamTex);SAMPLER(sampler_FoamTex);            TEXTURE2D(_CameraOpaqueTexture);SAMPLER(sampler_CameraOpaqueTexture);            TEXTURE2D(_DistortTex);SAMPLER(sampler_DistortTex);            //struct appdata            //顶点着色器的输入            struct Attributes            {                float3 positionOS : POSITION;                float2 uv : TEXCOORD0;            };            //struct v2f            //片元着色器的输入            struct Varyings            {                float4 positionCS : SV_POSITION;                float4 uv : TEXCOORD0;// xy = distortUV,zw = foamUV                float4 screenPos : TEXCOORD1;                float3 positionVS : TEXCOORD2;                float3 positionWS : TEXCOORD3;            };            //v2f vert(Attributes v)            //顶点着色器            Varyings vert(Attributes v)            {                Varyings o = (Varyings)0;                o.positionWS = TransformObjectToWorld(v.positionOS);                o.positionVS = TransformWorldToView(o.positionWS);                o.positionCS = TransformWViewToHClip(o.positionVS);                                o.screenPos = ComputeScreenPos(o.positionCS);                //计算得到泡沫纹理采样需要的顶点世界空间下的坐标值的流动效果                o.uv.zw += o.positionWS.xz *_FoamTex_ST.xy + _Time.y * _WaterSpeed;                //计算得到水下扭曲纹理的流动UV                o.uv.xy = TRANSFORM_TEX(v.uv,_DistortTex)+_Time.y * _WaterSpeed;                return o;            }            //fixed4 frag(v2f i) : SV_TARGET            //片元着色器            half4 frag(Varyings i) : SV_TARGET            {                //1、水的深度                //获取屏幕空间下的 UV 坐标                float2 screenUV = i.positionCS.xy / _ScreenParams.xy;                half depthTex = SAMPLE_TEXTURE2D(_CameraDepthTexture,sampler_CameraDepthTexture,screenUV).x;                //深度图转化到观察空间下                float depthScene = LinearEyeDepth(depthTex,_ZBufferParams);                //获取水面模型顶点在观察空间下的Z值（可以在顶点着色器中，对其直接进行转化得到顶点观察空间下的坐标）                float4 depthWater = depthScene + i.positionVS.z;                                //2、水的颜色，线性插值得到水 和 接触物体的水的 颜色的过度                half4 waterColor = lerp(_WaterColor1,_WaterColor2,depthWater);                                //3、水面泡沫                //对泡沫纹理进行采样(这里使用顶点世界空间下的坐标进行纹理采样，防止水体缩放影响泡沫的平铺和重复方式)                half4 foamTex = SAMPLE_TEXTURE2D(_FoamTex,sampler_FoamTex,i.uv.zw);                                foamTex = pow(foamTex,_FoamNoise);                                //这里增加一个调整深度图范围的功能                half4 foamRange = depthWater * _FoamRange;                                //使用泡沫纹理 和 泡沫范围 比较得到泡沫遮罩                half4 foamMask = step(foamRange,foamTex);                                //给泡沫加上颜色                half4 foamColor = foamMask * _FoamColor;                                half4 col = foamColor + waterColor;                                //4、水下的扭曲                half4 distortTex = SAMPLE_TEXTURE2D(_DistortTex,sampler_DistortTex,i.uv.xy);                                float2 distortUV = lerp(screenUV,distortTex,_Distort);                half4 cameraOpaqueTex = SAMPLE_TEXTURE2D(_CameraOpaqueTexture,sampler_CameraOpaqueTexture,distortUV);                                col *= cameraOpaqueTex;                //水的高光                //水的反射                //水的焦散                                return col;            }            ENDHLSL        }    }    FallBack "Hidden/Shader Graph/FallbackError"}