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前言

漸變紋理（Gradient Texture）是一種常用的紋理類型，在計算機圖形學中廣泛應用于實現各種顏色漸變效果。本文將介紹一種使用漸變紋理的Shader效果——Unlit漸變紋理Shader的實現原理和效果展示。

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一、什么是Unlity漸變紋理Shader？

1. 漸變紋理Shader工作原理

Unlity漸變紋理Shader是一種簡單的Shader，它不考慮光照效果，只通過漸變紋理來定義物體的顏色。這種Shader通常用于實現一些不需要光照的特效或簡單的渲染效果，如UI元素、2D特效等。

2. 漸變紋理？

漸變紋理是一種特殊的紋理，它在空間中定義了一種從一個顏色到另一個顏色的漸變。通常，漸變紋理可以是線性漸變、徑向漸變、圓錐漸變等不同類型，可以根據需求選擇合適的漸變方式來實現不同的效果。

3. 漸變紋理的優缺點

優點：

視覺效果豐富：漸變紋理能夠在物體表面產生豐富的顏色過渡效果，從而增強了渲染結果的視覺吸引力。

簡化紋理資源管理：相比于使用多張復雜的紋理圖案，漸變紋理可以通過動態生成或者簡單的漸變色彩來達到類似的效果，從而減少了紋理資源的管理和加載成本。

節省存儲空間：對于一些簡單的顏色過渡效果，使用漸變紋理可以節省大量的存儲空間，特別是在移動設備等資源受限的環境下尤為重要。

靈活性：漸變紋理可以通過調整參數來實現各種不同的顏色過渡效果，具有一定的靈活性和可定制性，適用于各種不同的應用場景。

缺點：

缺乏細節：漸變紋理通常只能實現簡單的顏色過渡效果，難以表現復雜的紋理細節和圖案，因此在需要精細紋理展示的情況下，可能顯得不夠真實或者生動。

不適用于復雜紋理需求：對于需要展示復雜紋理圖案或者特定材質效果的場景，漸變紋理可能無法滿足需求，因為其局限性在于只能提供基本的顏色過渡效果。

可能出現顏色帶狀效應：在漸變紋理過渡區域較小或者顏色跨度較大的情況下，可能會出現顏色過渡不均勻、出現明顯的顏色帶狀效應，影響渲染效果的質量。

性能消耗：漸變紋理的生成和渲染可能會消耗一定的計算資源，尤其是在需要實時生成大量漸變紋理或者對漸變紋理進行復雜的圖形處理時，可能會對性能產生一定的影響。

4. 漸變紋理例圖

二、使用步驟

1. Shader 屬性定義

// 定義屬性
// 定義屬性
Properties
{_RampTex("RampTex",2D)="white"{} // 漸變紋理貼圖_Diffuse("Diffuse",Color)=(1,1,1,1) // 漫反射顏色屬性，默認白色_Specular("Specular",Color)=(1,1,1,1) // 高光顏色屬性，默認白色_Gloss("Gloss",Range(1,256))=5 // 高光反射系數
}

2. SubShader 設置

SubShader
{Tags{"RenderType" = "Opaque" // 渲染類型為不透明}LOD 100 // 細節級別
}

SubShader 定義了一組渲染設置，包括標簽和細節級別。在這里，我們將渲染類型標簽設置為 “Opaque”，表示物體是不透明的。

3. 渲染 Pass

Pass
{CGPROGRAM#pragma vertex vert#pragma fragment frag#include "UnityCG.cginc"#include "Lighting.cginc"// 漫反射顏色屬性fixed4 _Diffuse;// 高光顏色屬性fixed4 _Specular;// 高光系數屬性float _Gloss;// 漸變紋理貼圖sampler2D _RampTex;// 漸變紋理貼圖的附屬屬性float4 _RampTex_ST;
}

這里開始了渲染 Pass 部分。在這里，我們使用了 CGPROGRAM 指令來聲明頂點著色器和片元著色器函數。#pragma vertex vert 和 #pragma fragment frag 分別指定了頂點著色器函數和片元著色器函數的名稱。

然后，我們包含了 UnityCG.cginc 和 Lighting.cginc，它們提供了許多有用的函數和宏，用于簡化編寫 Shader。

4. 定義結構體和頂點著色器函數

struct v2f {float4 vertex: SV_POSITION;// 世界空間法線fixed3 worldNormal: TEXCOORD0;// 世界空間位置fixed3 worldPos: TEXCOORD1;// 紋理坐標float2 uv: TEXCOORD2;
};// 頂點著色器函數
v2f vert(appdata_base v) {v2f o;// 頂點位置變換到裁剪空間o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);// 世界空間法線fixed3 worldNormal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal);o.worldNormal = worldNormal;// 計算紋理坐標o.uv = TRANSFORM_TEX(v.texcoord, _RampTex);/ 世界空間位置o.worldPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex).xyz;return o;
}

頂點著色器的輸入是一個結構體appdata_base ，它包含了頂點的位置、法線、貼圖坐標等信息。頂點著色器的輸出是一個結構體 v2f ，它包含了頂點的裁剪空間位置、法線、世界空間位置等信息。

5. 片元著色器函數

fixed4 frag(v2f i): SV_Target {// 獲取環境光fixed3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz;// 獲取光源方向并計算漫反射fixed3 worldLightDir = normalize(UnityWorldSpaceLightDir(i.worldPos));fixed halfLambert = max(0, dot(worldLightDir, i.worldNormal) * 0.5 + 0.5);fixed3 diffuse = _LightColor0.rgb * tex2D(_RampTex, fixed2(halfLambert, halfLambert)) * _Diffuse.rgb;// 計算視角方向和高光反射fixed3 viewDir = normalize(UnityWorldSpaceViewDir(i.worldPos));fixed3 halfDir = normalize(worldLightDir + viewDir);fixed3 specular = _LightColor0.rgb * _Specular.rgb * pow(max(0, dot(i.worldNormal, halfDir)), _Gloss);fixed3 color = diffuse + ambient + specular;return fixed4(color, 1);
}

片元著色器的輸入是一個結構體 v2f ，它包含了頂點的裁剪空間位置、法線、世界空間位置等信息。片元著色器的輸出是一個 fixed4 類型的顏色值，它表示了最終屏幕上的像素顏色。

三、效果

四、總結

Unlit漸變紋理Shader是一種簡單而實用的Shader，它不考慮光照效果，只使用漸變紋理來定義物體的顏色。通過本文的介紹，讀者可以了解到Unlit漸變紋理Shader的實現原理和使用方法，并且了解到它適用于哪些場景。這種Shader通常用于實現一些簡單的渲染效果，如UI元素、2D特效等。