Shader食谱 Chapter3--Toonshader卡通效果

Shader食谱 Chapter3--Toonshader卡通效果

unity shader toon 卡通Shader 

Shader食谱 Chapter3--Toonshader卡通效果

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toon shader是游戏中比较常用的效果之一，尤其在二次元游戏中为了模拟角色在动画中手绘的效果。它是一种非真实的渲染技术，可以让3D角色显得平软很多。Toon效果实现过程主要是将大片光照接近的区域归到接近的步长，比如光照0_{0.2全都为0,0.2}0.4全都视为0.2...这里主要通过两种方式来实现该效果。第一种使用坡度图映射光照，第二种使用算法来将光照分成不同步长
standardshader与toonshader比较：

方法一：使用坡度图RampMap

我们知道纹理的UV范围在0-1，我们如果将某一方向上颜色按一定的步长分隔，然后将初始的光照强度作为另一方向的 参数信息，由此则会获得按特定步长分隔的光照强度。

RampMap

Shader "ShaderCookbook/Toon" {
	Properties {
		_Color ("Color", Color) = (1,1,1,1)
		_MainTex("Main Texture",2D)="white"{}
		_RampTex("Ramp",2D)="white"{}	
		
	}
	SubShader {
		Tags { "RenderType"="Opaque" }
		LOD 200
		
		CGPROGRAM
		
		#pragma surface surf Toon
		#pragma target 3.0

        sampler2D _MainTex;
	    sampler2D _RampTex;	
        fixed4 _Color;

		struct Input {
			float2 uv_MainTex;
		};

		fixed4 LightingToon(SurfaceOutput s,fixed2 lightDir,fixed atten){
            half NdotL=dot(s.Normal,lightDir);
			//uv范围0~1，这里通过fixed2(NdotL,0.5)从rampmap上取样，固定V的值为0.5，通过NdotL的值
			//来在坡度图上取样，由此获得如cartoon中色彩分明的效果
			//如果色彩在V轴上是固定的，那么V取0~1内的值结果都一致
			NdotL=tex2D(_RampTex,fixed2(NdotL,0.5));
			fixed4 c;
			c.rgb=s.Albedo*_LightColor0*NdotL*atten;
			c.a=s.Alpha;
			return c;
		}
        

		void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o) {
			fixed4 c=tex2D(_MainTex,IN.uv_MainTex)*_Color;
			o.Albedo=c.rgb;
			o.Alpha=c.a;
		}
		ENDCG
	}
	FallBack "Diffuse"
}

方法二：使用算法来分隔光照强度

本文中一开始的比较图中的Toonshader就是使用该方式CelShadingLevels为5时表现的效果，很明显看到角色上的光照显示出一层一层的样子，CelShadingLevels越高，这种分层效果就越细致。
//使用floor方法将按_CelshadingLevels等份得到的值向下取整，依然保[0-1]范围内的cel值
half cel = floor(NdotL * _CelShadingLevels) / (_CelShadingLevels -0.10);
下面是模拟取CelShadingLevels分别为3,5时候得到cel的值

GetCel

Shader "ShaderCookbook/Toon2" {
	Properties {
		_Color ("Color", Color) = (1,1,1,1)
		_MainTex("Main Texture",2D)="white"{}
		_CelShadingLevels("_CelShading Levels",Range(0,10))=1
		
	}
	SubShader {
		Tags { "RenderType"="Opaque" }
		LOD 200
		
		CGPROGRAM
		
		#pragma surface surf CustomLambert
		#pragma target 3.0

        sampler2D _MainTex;
        fixed4 _Color;
		int _CelShadingLevels;

		struct Input {
			float2 uv_MainTex;
		};

		half4 LightingCustomLambert (SurfaceOutput s, half3 lightDir, half3 viewDir, half atten) {
        half NdotL = dot (s.Normal, lightDir);
		
		//使用floor方法将按_CelshadingLevels等份得到的值向下取整，依然保[0-1]范围内的cel值
        half cel = floor(NdotL * _CelShadingLevels) / (_CelShadingLevels -0.10); //Snap
        half4 c;
        c.rgb = s.Albedo * _LightColor0.rgb * cel * atten;
        c.a = s.Alpha;
        return c;
}
        

		void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o) {
			fixed4 c=tex2D(_MainTex,IN.uv_MainTex)*_Color;
			o.Albedo=c.rgb;
			o.Alpha=c.a;
		}
		ENDCG
	}
	FallBack "Diffuse"
}