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Unity中如何实现仿真丝袜渲染

这篇文章主要介绍了Unity中如何实现仿真丝袜渲染，具有一定借鉴价值，感兴趣的朋友可以参考下，希望大家阅读完这篇文章之后大有收获，下面让小编带着大家一起了解一下。

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开始吧

既然基于PBR，新建一个Surface Shader文件，然后依据需求稍微删改一下：

Shader "Custom/NewSurfaceShader" {
    Properties {
        _NormalTex("Normal", 2D) = "bump"{}
        _Smoothness("Smoothness", Range(0,1)) = 0.5
    }
    SubShader {
        Tags { "RenderType"="Opaque" }

        CGPROGRAM
        #pragma surface surf Standard fullforwardshadows
        #pragma target 3.0

        sampler2D _NormalTex;

        struct Input {
            float2 uv_NormalTex;
        };

        half _Smoothness;
        fixed4 _Color;

        void surf (Input IN, inout SurfaceOutputStandard o) {
            o.Albedo = 1;
            o.Normal = UnpackNormal(tex2D(_NormalTex, IN.uv_NormalTex));
            o.Metallic = 0;
            o.Smoothness = _Smoothness;
            o.Alpha = 1;
        }
        ENDCG
    }
    FallBack "Diffuse"
}

删除了金属度等一些不需要的属性，加入了法线。
我们就以此为基础，开始我们的丝袜探索之旅吧。

计算

对丝袜纤维的密集程度定义一个属性 疏密度(Density)，取值范围0（几乎没有纤维）到 1（完全被纤维覆盖）。依据疏密度提供颜色给Albedo通道，疏密度越高显现更多丝袜颜色，越低则显现皮肤颜色。

计算疏密度需要三部步骤：

  1. 丹尼尔值对整体疏密度的影响。

  2. 受丝袜良好弹性影响，需要一张灰度贴图来控制不同区域的拉伸程度，拉伸越大疏密度越低。

  3. 受观察者视线的影响，丝袜平面与观察者视线角度越小时，疏密度越大。称其为边缘度影响。

对于这几点，我们定义几个属性：

Properties{
    _Denier("Denier", Range(5,120)) = 25.0
    _DenierTex("Density Texture", 2D) = "black"{}
    [Enum(Strong,6,Normal,12,Weak,20)] _RimPower("Rim Power", float) = 12
    _SkinTint("Skin Color Tint", Color) = (1,0.9,0.8,1)
    _SkinTex("Skin Color", 2D) = "white" {}
    _StockingTint("Stocking Color Tint", Color) = (1,1,1,1)
    _StockingTex("Stocking Color", 2D) = "white"{}
}
(1),(2) 丹尼尔值与拉伸程度贴图
float denier = (_Denier - 5) / 115;
float density = denier * (1 - tex2D(_DenierTex, IN.uv_DenierTex));

将_Denier的数值进行归一化(Normalize)。_DenierTex是一张灰度贴图，越淡的地方表示丝袜被拉伸的程度越高，其纤维越稀疏相应会显示更多皮肤颜色。两者相乘。

Unity中如何实现仿真丝袜渲染

如示例，一般情况下认为膝盖部分和大腿越靠根部的地方会拉扯的更加厉害。
_Denier一般只在没有_DenierTex贴图的情况下做调整用，使用_DenierTex时请保证_Denier值为最大(120)以正确还原贴图的效果。

(3) 边缘度的计算

有一种很常见的被称为 Rim Lighting 的效果，简单来说就是模型边缘的内发光效果，简单来说就是模型边缘的内发光效果，我们可以参考其中计算边缘程度的代码。相关代码在Unity官方文档的Surface Shader examples中就可以找到。

根据自己的需求改写：

float rim = pow(1 - dot(normalize(IN.viewDir), o.Normal), _RimPower / 10);

通过点乘(dot)计算视线方向和法线方向的数量积。视线方向与法线方向完全相反时，即丝袜最中心的部分，取得值为1；而最侧边视线方向与法线方向垂直时，取得值为0。因为我们定义的是边缘度，所以应该是越靠边缘值越大，用1与其相减获得正确的数值。最后对数值进行了(_RimPower / 10)次方，实际应用时，依据效果调整_RimPower，使边缘度更符合现实的情况。

最终混合颜色

首先需要计算出皮肤颜色(SkinColor)和 丝袜颜色(StockingColor)，很简单不多解释。

float4 skinColor = tex2D(_SkinTex, IN.uv_SkinTex) * _SkinTint;
float4 stockingColor = tex2D(_StockingTex, IN.uv_StockingTex) * _StockingTint;

依据疏密度对这两个颜色进行简单的混合，疏密度越高显现更多丝袜颜色，越低则显现皮肤颜色，很简单的lerp即可。

lerp(skinColor, stockingColor, density);

完整Shader

Shader "Custom/Stocking" {
    Properties{
        _Denier("Denier", Range(5,120)) = 25.0
        _DenierTex("Density Texture", 2D) = "black"{}
        [Enum(Strong,6,Normal,12,Weak,20)] _RimPower("Rim Power", float) = 12
        _SkinTint("Skin Color Tint", Color) = (1,0.9,0.8,1)
        _SkinTex("Skin Color", 2D) = "white" {}
        _StockingTint("Stocking Color Tint", Color) = (1,1,1,1)
        _StockingTex("Stocking Color", 2D) = "white"{}
        _NormalTex("Normal", 2D) = "bump"{}
        _Smoothness("Smoothness", Range(0,1)) = 0.1
    }
    SubShader{
        Tags{ "RenderType" = "Opaque" }

        CGPROGRAM
        #pragma surface surf Standard fullforwardshadows
        #pragma target 3.0

        struct Input {
            float2 uv_SkinTex;
            float2 uv_StockingTex;
            float2 uv_DenierTex;
            float2 uv_NormalTex;
            float3 viewDir;
        };

        float _RimPower;
        float _Denier;
        float _Smoothness;
        float4 _SkinTint;
        float4 _StockingTint;
        sampler2D _DenierTex;
        sampler2D _SkinTex;
        sampler2D _StockingTex;
        sampler2D _NormalTex;

        void surf(Input IN, inout SurfaceOutputStandard o) {
            o.Normal = UnpackNormal(tex2D(_NormalTex, IN.uv_NormalTex));

            float4 skinColor = tex2D(_SkinTex, IN.uv_SkinTex) * _SkinTint;
            float4 stockingColor = tex2D(_StockingTex, IN.uv_StockingTex) * _StockingTint;
            float rim = pow(1 - dot(normalize(IN.viewDir), o.Normal), _RimPower / 10);
            float denier = (_Denier - 5) / 115;
            float density = max(rim, (denier * (1 - tex2D(_DenierTex, IN.uv_DenierTex))));
            
            o.Albedo = lerp(skinColor, stockingColor, density);
            o.Metallic = 0;
            o.Smoothness = _Smoothness;
        }
    ENDCG
    }
    FallBack "Diffuse"
}

后处理

屏幕空间次表面散射 (SSSSS)

SSSSS你可能不知道，但是SSS你应该听过，就是常说的3S材质。这个是在Github上找到的，利用屏幕空间实现的SSS效果。
最后使用Unity官方的Post Processing Stack对画面进行调整也必不可少的。

链接：
Custom Phase Screen-Space Subsurface Scattering
Post Processing Stack

最终效果

Unity中如何实现仿真丝袜渲染

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