Unity Shader視差遮蔽映射與局部差異導數函數

Hello . 大家好！今天帶來的是美術向的Unity Shader視差遮蔽映射與局部差異導數函數小教學，我是麥田。

一、視差映射

什麼是視差映射？即視差貼圖。遊戲/影視中使用的一種改進法線貼圖技術。也可以理解為高度圖。

舉個不恰當的例子，一隻鴿子以為自己是一隻老鷹在天上飛的很高。往下看，下麵群山溝壑。受製於我們手機性能的影響，我們就要想辦法去解決這種問題。又或者我需要表達高度的地方，通過曲麵細分或者置換出麵的話，實在太貴了。

這時我們就可以根據實際情況來選擇這方麵的優化方式。視差，其實就是通過切線空間中的視角（相對於法線的角度）和該點處的高度圖的值的函數，來渲染多邊形上某個點的紋理坐標來實現的。

在較陡的視角下，紋理坐標的位移更大，由於視線變化而產生的視差效應給人眼造成了深度錯覺。

二、”上才藝“

1、打開Unity，我用的版本是2019.3.6，安裝好Amplify Shader Editor；

2、版本選擇1.8，最新版本的確實舒服，最重要的是老版本在視差映射方麵MAC上有BUG；

3、然後我們在場景內創建一個平麵 ；

4、Ctrl+Shift+F，選中Cramea，快速切換攝像機角度朝地45度；

5、創建一個Shader文件；

6、準備好一套圖，Base，Normal，AO，Height等等。

OK，正文開始，可以看一下這裏的設置，前向渲染，層級2000。

首先，我們創建一個Texture Object和UV，注意一下，是Object，不是Sample Texture，然後將Height貼圖給它，UV需要指認為獲取Height。（下圖）

獲取一個View Dir（視口方向），設置到切線空間。

這裏補充一下，圖表封裝的還是非常好的，View Dir在代碼裏都是要手擼的。View Dir的原理圖長這樣。

View Dir原理圖

創建一個核心節點視差遮擋映射，圖表已經給你封裝好了，就是這個，讓你免去計算的痛苦。

其基本原理即為獲取到Height貼圖的數據（0-1），進行V方向偏移，記錄獲取到的數據進行步進采樣。

具體算法請參見網易大佬的知乎兩篇譯文，裏麵有詳細的計算方式和實現原理。

創建以下內容，將獲取到的高度UV給到視差遮擋映射。並且創建一個Range，最大值給1，暴露到材質麵板。

三、”上才藝x2“

創建DDX與DDY這兩個函數

DDX&DDY節點輸出相對於屏幕空間xy坐標的指定輸入值的偏導數。

這又是什麼玩意？

簡單的說就是三角麵上一個像素的位置上對屏幕坐標x和y方向的導數，也就是該點位置的表麵相對於屏幕平麵的傾斜程度的度量。

具體解釋鏈接：http://www.aclockworkberry.com/shader-derivative-functions/

鏈接中解釋的是GLSL中的用法，兩者其實是一樣的，這裏的dFdX即為DDX，同理dFdy即為DDY。

看到下圖我們能理解，DDX與DDY的計算方式了，GPU光柵的時候，會將他們變成2×2像素的塊。通過獲取塊中像素值之間的差異來計算出導數，即為右邊減去左邊，底下減去上麵。所以，導數是逐像素計算的。

那麼應用場景在哪裏？Unity3D引擎中的MipMap就是這樣計算而來。

介紹完了核心的視差遮蔽映射與局部差異導數函數，下麵我們就來繼續完善我們想做的東西吧！

創建四個TexSample，將MipMode改為Derivative，再創建一個Range（快捷鍵1），暴露出DDX與DDY後，將DDX&DDY給到與其對應的數值。

最後我們將自定義後的UV傳遞給TexSample，以下為總節點圖：

最後我們來Game視圖看一下效果。

1.隻有法線無視差的效果

2.擁有了視差

我們看到，類似一個置換的效果，但是邊緣有拉伸鋸齒感（和高度圖有關）。

3.擁有了DDX&DDY

攝像機拉遠一點之後，就會計算局部差異導數函數，此時鋸齒感消失。

歸根結底，他還是一個Plane，並沒有改變平麵模型，但是是造成了視覺假象。

來源：Thepoly