目錄

• 遮罩紋理
• 1.實踐
• 2.其它遮罩紋理

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遮罩紋理

什麽是遮罩呢？簡單來講，遮罩可以允許我們保護某些區域，使它們免於 某些修改。例如，在之前的實現中，我們都是把高光反射應用到模型表面的所有地方，即所有的像素都使用同樣大小的高光強度和高光指數。但有時我們希望模型表面的某些區域的反光強一些，而某些區域弱一些。為了得到更加細膩的效果，我們就可以使用一張遮罩紋理來控制光照。另一種是常見的應用是在制作地形材質時需要混合多張圖片，例如表現草地的紋理、表現石子的紋理、表現裸露土地的紋理等，使用遮罩紋理可以控制如何混合這些紋理。

1.實踐

在本節中，我們將學習如何使用一張高光遮罩紋理，逐像素的控制模型表面的高光反射強度。下圖西安設了只包含漫反射、未使用高光反射和使用遮罩的高光反射的對比效果。

我們使用的遮罩紋理如圖所示，可以看出，遮罩紋理可以讓我們更加精細地控制光照細節，得到更加細膩的效果。

步驟：
（1）我們需要在Properties語義塊中聲明更多的變量來控制高光反射：

Properties{
_Color（"Color Tint",Color）={1,1,1,1}
_MainTex("Main Tex",2D)="white"{}
_BumpMap("Normal Map",2D)="bump"{}
_BumpScale("Bump Scale",Float)=1.0
_SpecularMask("Specular Mask",2D)="white"{}
_SpecuarScale("Specular Scale",Float)=1.0
_Specular("Specular",Color)=(1,1,1,1)
_Gloss("Gloss",Range(8.0,256))=20
}
 

上面屬性中的_SpecularMask既是我們需要使用的高光反射遮罩紋理，_SpecularScale則是用於控制遮罩影響度的系數。
（2）然後，我們在SubShader語義塊中定義了Pass語義塊，並在Pass的第一行指明了該Pass的光照模式：

SubShader{
Pass{
Tags{"LightMode"="ForwardBase"}
}
}

(3)我們需要定義和Properties中各個屬性類型相匹配的變量：

fixed4 _Color;
sampler2D _MainTex;
float4 _MainTex_ST;
sampler2D _BumpMap;
float _BumpScale;
sampler2D _SpecularMask;
float _SpecularScale;
fixed4 _Specular;
float _Gloss;

我們為主紋理_MainTex、法線紋理_BumpMap和遮罩紋理_SpecularMask定義了它們共同使用的紋理屬性_MainTex_ST。這意味著，在材質面板中修改主紋理的平鋪系數和偏移系數會同時影響3個紋理采樣。使用這種方式可以讓我們節省需要存儲的紋理坐標數目，如果我們為每一個紋理都使用一個單獨的屬性變量TextureName_ST,那麽隨著紋理數目的增加，我們會迅速占滿頂點著色器中可以使用的插值寄存器。而很多時候，我們不需要對紋理進行平鋪和位移操作，或者很多紋理可以使用同一種平鋪和位移操作，此時我們就可以對這些紋理使用同一個變換後的紋理坐標進行采樣。
（4）定義頂點著色器的輸入和輸出結構體

struct a2v{
float4 vertex:POSITION;
float3:NORMAL;
float4 tangent:TANGENT;
float4 texcoord:TEXCOORD0;
};
struct v2f{
float4 pos:SV_POSITION;
float2 uv:TEXCOORD0;
float3 lightDir:TEXCOORD1;
float3 viewDir:TEXCOORD2;
};

（5）在頂點著色器中，我們對光照方向和視角方向進行了坐標空間變換，把它們從模型空間變換到了切線空間中，以便在片元著色器中和法線進行光照運算：

v2f vert(a2v v){
v2f o;
o.pos=mul（UNITY_MATRIX_MVP，v.vertex）;
o.uv.xy=v.texcoord.xy*_MainTex_ST.xy+_MainTex_ST.zw;
TANGENT_SPACE_ROTATION;
o.lightDir=mul(rotation,ObjSpaceLightDir(v.vertex)).xyz;
o.viewDir=mul(rotation,ObjSpaceViewDir(v.vertex)).xyz;
return o;
}

(6)使用遮罩紋理的地方是片元著色器，我們使用它來控制模型表面的高光反射強度：

fixed4 frag(v2f i):SV_Target{
fixed3 tangentLightDir=normalize（i.LightDir）；
fixed3 tangentViewDir=normalize（i.viewDir）;
fixed3 tangentNormal=UnpackNormal（tex2D（_BumpMap,i.uv））;
tangentNormal.xy*=_BumpScale;
tangentNormal.z=sqrt(1.0-saturate(dot(tangentNormal.xy,tangentNormal.xy)));
fixed3 albedo = tex2D(_MainTex,i.uv).rgb*_Color.rgb;
fixed3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz*albedo;
fixed3 diffuse=_LightColor0.rgb*albedo*max（0，dot（tangentNormal，tangentLightDir））；
fixed3 halfDir=normalize（tangentLightDir+tangentViewDir）；
//Get the value
fixed specularMask=tex2D（_SpecularMask,i.uv）.r*_SpecularScale;
//Compute specular term with the specular mask
fixed3 specular=_LightColor0.rgb*_Specular.rgb*pow(max(0,dot(tangentNormal,halfDir)),_Gloss)*specularMask；
return fixed（ambient+diffuse+specular，1.0）；
}

環境光照和漫反射光照和之前使用過的代碼完全一樣。在計算高光反射時，我們首先對遮罩紋理_SpecularMask進行采樣。由於本書中使用的遮罩紋理的每個紋素的rgb分量其實都是一樣的，表明了該點對應的高光反射強度，在這裏我們選擇使用r分量來計算掩碼值。然後我們得到的掩碼值和_SpecularScale相乘，一起來控制高光的反射強度。
需要說明的是，我們使用的這張遮罩紋理其實有很多空間被浪費了——它的rgb分量存儲的都是同一個值。在實際的遊戲制作中，我們往往會充分利用遮罩紋理中的每一個顏色通道來存儲不同的表面屬性。
（7）最後我們為該UnityShader設置合適的Fallback：

Fallback"Specular"

2.其它遮罩紋理

在真實的遊戲制作過程中，遮罩紋理已經不止限於保護某些區域使它們免於修改，而是存儲任何我們希望逐像素控制的表面屬性。通常，我們會充分利用一張紋理的RGBA四個通道，用於存儲不同的屬性。例如我們把高光反射強度存儲在R通道，把邊緣光照的強度存儲在G通道，把高光發射的指數部分存儲在B通道，最後把自發光強度存儲在A通道，

第六章 基礎紋理（4）