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| Shader "Unity Shaders Book/Common/Bumped Diffuse" {
// Properties 中定义的属性会出现在材质面板中，支持进行动态控制
Properties {
_Color ("Color Tint", Color) = (1, 1, 1, 1) // 控制物体的整体色调
_MainTex ("Main Tex", 2D) = "white" {} // 控制物体的漫反射纹理（MainTex）
_BumpMap ("Normal Map", 2D) = "bump" {} // 控制物体的法线纹理（BumpMap）
}
SubShader {
// RenderType - 指定当前 shader 作用的对象的渲染类型
// Opaque: 用于大多数着色器（法线着色器、环境光着色器、反射着色器以及地形的着色器）。
//
// Queue - 指定当前 shader 作用的对象的渲染顺序
// Geometry （2000） 不透明物体的渲染队列。大多数物体都应该使用该队列进行渲染，也是Unity Shader中默认的渲染队列。
Tags { "RenderType"="Opaque" "Queue"="Geometry"}
Pass {
// LightMode 标签是 Pass 标签中的一种，它用于定义该 Pass 在 Unity 的流水线中的角色 (只有定义它才能获取到一些 Unity 内置的光照变量如 _LightColor0
// 告诉渲染管线，这个 pass 作为 ForwardBase 处理，缺少它将画不出任何东西
// ForwardBase 通道渲染一个逐像素方向光和所有的顶点/球面调和光。
// 此通道还负责渲染着色器中的环境光光照贴图。
// 在此通道中渲染的方向光可以产生阴影。
Tags { "LightMode"="ForwardBase" }
// 使用 CGPROGRAM 和 ENDCG 来包围 CG 代码片
CGPROGRAM
// multi_compile_fwdbase 是 Unity 专门为 forwardbase 预定义的 multi_compile
#pragma multi_compile_fwdbase
// 定义顶点着色器名字 - vert
#pragma vertex vert
// 定义片元着色器名字 - frag
#pragma fragment frag
// 包含 Unity 的内置文件以使用 Unity 内置的一些变量
#include "Lighting.cginc"
#include "AutoLight.cginc"
fixed4 _Color; // 获取控制面板中物体的整体色调
sampler2D _MainTex; // 获取控制面板中漫反射纹理（MainTex）的属性值
float4 _MainTex_ST; // 获取控制面板中漫反射纹理（MainTex）属性的平铺和平移值
sampler2D _BumpMap; // 获取控制面板中法线纹理（BumpMap）的属性值
float4 _BumpMap_ST; // 获取控制面板中法线纹理（BumpMap）属性的平铺和平移值
struct a2v {
float4 vertex : POSITION; // 模型空间的顶点坐标
float3 normal : NORMAL; // 模型空间的顶点法线方向
float4 tangent : TANGENT; // 模型空间的顶点切线方向，tangent.w 分量决定切线空间中的第三个坐标轴-副切线的方向性
float4 texcoord : TEXCOORD0; // 模型空间的第一套纹理坐标
};
struct v2f {
float4 pos : SV_POSITION; // 顶点在裁剪空间中的位置信息
float4 uv : TEXCOORD0; // 用于存储纹理坐标的变量，以便在片元着色器中使用该坐标进行纹理采样
float4 TtoW0 : TEXCOORD1; // 存储顶点纹理坐标信息
float4 TtoW1 : TEXCOORD2; // 存储顶点纹理坐标信息
float4 TtoW2 : TEXCOORD3; // 存储顶点纹理坐标信息
SHADOW_COORDS(4) // 存储一个名为 _ShadowCoord 的阴影纹理坐标变量
};
v2f vert(a2v v) {
v2f o; // 声明输出结构
// 将顶点位置从模型空间转换到裁剪空间中
o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
// 贴图 UV
// xy 分量存储了漫反射纹理（MainTex）坐标
// 使用漫反射纹理（MainTex）的属性值 _MainTex_ST 对顶点漫反射纹理（MainTex）坐标进行转换，得到最终的漫反射纹理（MainTex）坐标
// 计算过程是首先使用缩放属性 _MainTex_ST.xy 对顶点漫反射纹理（MainTex）坐标进行缩放，然后再使用偏移属性 _MainTex_ST.zw 对结果进行偏移
o.uv.xy = v.texcoord.xy * _MainTex_ST.xy + _MainTex_ST.zw;
// 法线 UV
// zw 分量存储了法线纹理（BumpMap）坐标
// 使用法线纹理（BumpMap）的属性值 _BumpMap_ST 对顶点法线纹理（BumpMap）坐标进行转换，得到最终的法线纹理（BumpMap）坐标
// 计算过程是首先使用缩放属性 _BumpMap_ST.xy 对顶点法线纹理（BumpMap）坐标进行缩放，然后再使用偏移属性 _BumpMap_ST.zw 对结果进行偏移
o.uv.zw = v.texcoord.xy * _BumpMap_ST.xy + _BumpMap_ST.zw;
// 获取世界空间中的顶点位置(模型空间转世界空间)
float3 worldPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex).xyz;
// 获取世界空间下的法线(模型空间转世界空间)
fixed3 worldNormal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal);
// 获取世界空间下的切线(模型空间转世界空间)
fixed3 worldTangent = UnityObjectToWorldDir(v.tangent.xyz);
// 获取世界空间下的副法线(模型空间转世界空间)
// 副法线计算,叉积(单位法线,单位切线)*切线⽅向
fixed3 worldBinormal = cross(worldNormal, worldTangent) * v.tangent.w;
// 构造切线空间到世界空间的旋转矩阵
o.TtoW0 = float4(worldTangent.x, worldBinormal.x, worldNormal.x, worldPos.x);
o.TtoW1 = float4(worldTangent.y, worldBinormal.y, worldNormal.y, worldPos.y);
o.TtoW2 = float4(worldTangent.z, worldBinormal.z, worldNormal.z, worldPos.z);
TRANSFER_SHADOW(o); // 得到一个用于采样阴影贴图的坐标
return o; // 返回输出结果
}
fixed4 frag(v2f i) : SV_Target {
// 构建世界空间下的坐标
float3 worldPos = float3(i.TtoW0.w, i.TtoW1.w, i.TtoW2.w);
// 计算世界空间下的光线方向
fixed3 lightDir = normalize(UnityWorldSpaceLightDir(worldPos));
// 计算世界空间下的视角方向
fixed3 viewDir = normalize(UnityWorldSpaceViewDir(worldPos));
// 使用 UnpackNormal 对法线纹理（BumpMap）进行采样和解码（需要把法线问题的格式识别为 Normal map）
fixed3 bump = UnpackNormal(tex2D(_BumpMap, i.uv.zw));
// 使用 TtoW0、TtoW1、TtoW2 存储的变换矩阵把法线变换到世界空间下
bump = normalize(half3(dot(i.TtoW0.xyz, bump), dot(i.TtoW1.xyz, bump), dot(i.TtoW2.xyz, bump)));
// 使用 CG 的 tex2D 函数对漫反射纹理（MainTex）进行采样
// tex2D 函数参数一是需要被采样的漫反射纹理（MainTex）
// tex2D 函数参数二是对应顶点的漫反射纹理（MainTex）坐标
// tex2D 函数返回值是计算得到的纹素值
// 材质的反射率 albedo 是采样结果和颜色属性 _Color 的乘积
fixed3 albedo = tex2D(_MainTex, i.uv.xy).rgb * _Color.rgb;
// 环境光计算： ambient 是材质反射率与环境光照的乘积
fixed3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz * albedo;
// 漫反射计算：利用 albedo 计算漫反射光照的结果
fixed3 diffuse = _LightColor0.rgb * albedo * max(0, dot(bump, lightDir));
// 计算光照衰减系数：实现代码位于 AutoLight 导入文件之中，使用之前需要 #include "AutoLight.cginc" 使用这个宏后，看起来衰减不再工作了
// 参数一为返回值（光照衰减系数）
// 参数二用于阴影计算
// 参数三是世界坐标
UNITY_LIGHT_ATTENUATION(atten, i, worldPos);
// 结果 = 环境光 + 漫反射 * 光照衰减系数
return fixed4(ambient + diffuse * atten, 1.0);
}
ENDCG
}
Pass {
// LightMode 标签是 Pass 标签中的一种，它用于定义该 Pass 在 Unity 的流水线中的角色 (只有定义它才能获取到一些 Unity 内置的光照变量如 _LightColor0
// 告诉渲染管线，这个 pass 作为 ForwardBase 处理，缺少它将画不出任何东西
// 其他的像素光在附加通道中进行渲染，每个光源都需要一个通道。
// 在这些通道中渲染的光源无法产生阴影。
Tags { "LightMode"="ForwardAdd" }
// 基于叠加模式（无透明效果）
Blend One One
// 使用 CGPROGRAM 和 ENDCG 来包围 CG 代码片
CGPROGRAM
// multi_compile_fwdadd 是 Unity 专门为 ForwardAdd 预定义的 multi_compile
#pragma multi_compile_fwdadd
// Use the line below to add shadows for point and spot lights
// #pragma multi_compile_fwdadd_fullshadows
// 定义顶点着色器名字 - vert
#pragma vertex vert
// 定义片元着色器名字 - frag
#pragma fragment frag
// 包含 Unity 的内置文件以使用 Unity 内置的一些变量
#include "Lighting.cginc"
#include "AutoLight.cginc"
fixed4 _Color; // 获取控制面板中物体的整体色调
sampler2D _MainTex; // 获取控制面板中漫反射纹理（MainTex）的属性值
float4 _MainTex_ST; // 获取控制面板中漫反射纹理（MainTex）属性的平铺和平移值
sampler2D _BumpMap; // 获取控制面板中法线纹理（BumpMap）的属性值
float4 _BumpMap_ST; // 获取控制面板中法线纹理（BumpMap）属性的平铺和平移值
struct a2v {
float4 vertex : POSITION; // 模型空间的顶点坐标
float3 normal : NORMAL; // 模型空间的顶点法线方向
float4 tangent : TANGENT; // 模型空间的顶点切线方向，tangent.w 分量决定切线空间中的第三个坐标轴-副切线的方向性
float4 texcoord : TEXCOORD0; // 模型空间的第一套纹理坐标
};
struct v2f {
float4 pos : SV_POSITION; // 顶点在裁剪空间中的位置信息
float4 uv : TEXCOORD0; // 用于存储纹理坐标的变量，以便在片元着色器中使用该坐标进行纹理采样
float4 TtoW0 : TEXCOORD1; // 存储顶点纹理坐标信息
float4 TtoW1 : TEXCOORD2; // 存储顶点纹理坐标信息
float4 TtoW2 : TEXCOORD3; // 存储顶点纹理坐标信息
SHADOW_COORDS(4) // 存储一个名为 _ShadowCoord 的阴影纹理坐标变量
};
v2f vert(a2v v) {
v2f o; // 声明输出结构
// 将顶点位置从模型空间转换到裁剪空间中
o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
// 贴图 UV
// xy 分量存储了漫反射纹理（MainTex）坐标
// 使用漫反射纹理（MainTex）的属性值 _MainTex_ST 对顶点漫反射纹理（MainTex）坐标进行转换，得到最终的漫反射纹理（MainTex）坐标
// 计算过程是首先使用缩放属性 _MainTex_ST.xy 对顶点漫反射纹理（MainTex）坐标进行缩放，然后再使用偏移属性 _MainTex_ST.zw 对结果进行偏移
o.uv.xy = v.texcoord.xy * _MainTex_ST.xy + _MainTex_ST.zw;
// 法线 UV
// zw 分量存储了法线纹理（BumpMap）坐标
// 使用法线纹理（BumpMap）的属性值 _BumpMap_ST 对顶点法线纹理（BumpMap）坐标进行转换，得到最终的法线纹理（BumpMap）坐标
// 计算过程是首先使用缩放属性 _BumpMap_ST.xy 对顶点法线纹理（BumpMap）坐标进行缩放，然后再使用偏移属性 _BumpMap_ST.zw 对结果进行偏移
o.uv.zw = v.texcoord.xy * _BumpMap_ST.xy + _BumpMap_ST.zw;
// 获取世界空间中的顶点位置(模型空间转世界空间)
float3 worldPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex).xyz;
// 获取世界空间下的法线(模型空间转世界空间)
fixed3 worldNormal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal);
// 获取世界空间下的切线(模型空间转世界空间)
fixed3 worldTangent = UnityObjectToWorldDir(v.tangent.xyz);
// 获取世界空间下的副法线(模型空间转世界空间)
// 副法线计算,叉积(单位法线,单位切线)*切线⽅向
fixed3 worldBinormal = cross(worldNormal, worldTangent) * v.tangent.w;
// 构造切线空间到世界空间的旋转矩阵
o.TtoW0 = float4(worldTangent.x, worldBinormal.x, worldNormal.x, worldPos.x);
o.TtoW1 = float4(worldTangent.y, worldBinormal.y, worldNormal.y, worldPos.y);
o.TtoW2 = float4(worldTangent.z, worldBinormal.z, worldNormal.z, worldPos.z);
TRANSFER_SHADOW(o); // 得到一个用于采样阴影贴图的坐标
return o; // 返回输出结果
}
fixed4 frag(v2f i) : SV_Target {
// 构建世界空间下的坐标
float3 worldPos = float3(i.TtoW0.w, i.TtoW1.w, i.TtoW2.w);
// 计算世界空间下的光线方向
fixed3 lightDir = normalize(UnityWorldSpaceLightDir(worldPos));
// 计算世界空间下的视角方向
fixed3 viewDir = normalize(UnityWorldSpaceViewDir(worldPos));
// 使用 UnpackNormal 对法线纹理（BumpMap）进行采样和解码（需要把法线问题的格式识别为 Normal map）
fixed3 bump = UnpackNormal(tex2D(_BumpMap, i.uv.zw));
// 使用 TtoW0、TtoW1、TtoW2 存储的变换矩阵把法线变换到世界空间下
bump = normalize(half3(dot(i.TtoW0.xyz, bump), dot(i.TtoW1.xyz, bump), dot(i.TtoW2.xyz, bump)));
// 使用 CG 的 tex2D 函数对漫反射纹理（MainTex）进行采样
// tex2D 函数参数一是需要被采样的漫反射纹理（MainTex）
// tex2D 函数参数二是对应顶点的漫反射纹理（MainTex）坐标
// tex2D 函数返回值是计算得到的纹素值
// 材质的反射率 albedo 是采样结果和颜色属性 _Color 的乘积
fixed3 albedo = tex2D(_MainTex, i.uv.xy).rgb * _Color.rgb;
// 漫反射计算：利用 albedo 计算漫反射光照的结果
fixed3 diffuse = _LightColor0.rgb * albedo * max(0, dot(bump, lightDir));
// 计算光照衰减系数：实现代码位于 AutoLight 导入文件之中，使用之前需要 #include "AutoLight.cginc" 使用这个宏后，看起来衰减不再工作了
// 参数一为返回值（光照衰减系数）
// 参数二用于阴影计算
// 参数三是世界坐标
UNITY_LIGHT_ATTENUATION(atten, i, worldPos);
// 结果 = 漫反射 * 光照衰减系数
return fixed4(diffuse * atten, 1.0);
}
ENDCG
}
}
// 设置回调 shader 为内置 Diffuse，上述 SubShader 失败后用于回调的 Unity Shader
FallBack "Diffuse"
}
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