Unity Fur Shader 皮毛着色器

Github: github.com/Sorumi/UnityFurShader

基础皮毛 0.1 Basic

首先建立毛发的模型。

根据模型，我们使用层 (layer) 来渲染毛发长度，在 Unity Shader 中，每一个 Pass 即表示一层。当渲染每一层时，使用法线将顶点位置”挤出“模型表面，则对应的像素点位置的公式：

float3 P = v.vertex.xyz + v.normal * _FurLength * FURSTEP;

FURSTEP 表示当前层数 / 总层数，增加层数可以创造更精细毛发。

然后使用一张噪波纹理作为每个像素点的 alpha 值，来判断该像素点是不是属于毛发的点。

光照模型则使用了环境光照 (ambient)、漫反射光照 (diffuse)、镜面光照 (specular) ，并采用逐像素着色。（如果考虑性能的话，可以改成逐顶点着色。）

如果设置 n 层，在 SubShader 中需要有不考虑毛发只渲染表面的 1 个 Pass ，和渲染毛发的 n 个 Pass，共 n + 1 个 Pass。

毛发 Pass 中的代码：

struct v2f
{
    float4 pos: SV_POSITION;
    half4 uv: TEXCOORD0;
    float3 worldNormal: TEXCOORD1;
    float3 worldPos: TEXCOORD2;
};

v2f vert_base(appdata_base v)
{
    v2f o;
    float3 P = v.vertex.xyz + v.normal * _FurLength * FURSTEP;
    o.pos = UnityObjectToClipPos(float4(P, 1.0));
    o.uv.xy = TRANSFORM_TEX(v.texcoord, _MainTex);
    o.uv.zw = TRANSFORM_TEX(v.texcoord, _FurTex);

    o.worldNormal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal);
    o.worldPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex).xyz;
    
    return o;
}

fixed4 frag_base(v2f i): SV_Target
{
    fixed3 worldNormal = normalize(i.worldNormal);
    fixed3 worldLight = normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz);
    fixed3 worldView = normalize(_WorldSpaceCameraPos.xyz - i.worldPos.xyz);
    fixed3 worldHalf = normalize(worldView + worldLight);

    fixed3 albedo = tex2D(_MainTex, i.uv.xy).rgb * _Color;
    fixed3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz * albedo;
    fixed3 diffuse = _LightColor0.rgb * albedo * saturate(dot(worldNormal, worldLight));
    fixed3 specular = _LightColor0.rgb * _Specular.rgb * pow(saturate(dot(worldNormal, worldHalf)), _Shininess);
    
    fixed3 color = ambient + diffuse + specular;
    fixed alpha = tex2D(_FurTex, i.uv.zw).rgb;
    
    return fixed4(color, alpha);
}

效果：