本节书摘来自华章出版社《Unity着色器和屏幕特效开发秘笈》一 书中的第3章，第3.7节，作者：（美）Kenny Lammers，更多章节内容可以访问云栖社区“华章计算机”公众号查看。

3.7　创建各向异性高光类型

各向异性是一种模拟物体表面沟槽方向性的高光反射类型，它会修改或延伸垂直方向上的高光。当你想模拟金属拉丝，而不是一个清晰的、光滑的、抛光的金属表面时，它是非常有用的。想象一下，当你看到CD或DVD记录数据的那一面，或者壶或锅底部产生的镜面高光形状。如果你仔细观察的话，你会发现它们表面的一些沟槽是沿着一个方向的，通常它是金属拉丝的方式。当你的物体表面产生高光时，你会得到一个在垂直方向上的高光延伸效果。
本节将向你介绍一些对镜面高光进行补充的概念，使用它们可以实现不同类型的表面拉丝的效果。在后面的教程里，我们将学习如何使用本节的这些概念来实现一些其他的效果，比如反射伸展和头发，但在这里我们首先要学习该技术的一些基本原理。

下图展示了在Unity中使用各向异性着色器实现不同类型的高光效果的例子：

3.7.1　准备工作

1.创建一个新的场景包括一些物体对象和灯光，使我们能够可视化地调试着色器。
2.创建一个新的着色器和材质，然后将它们附加到我们的对象上。
3.最后，我们需要某些类型的法线贴图，这将代表我们的各向异性镜面高光的方向性。
下图展示了我们将在本节使用的各向异性的法线贴图：

3.7.2　如何操作

1.我们首先需要为着色器添加相应的属性。这些属性可以使我们控制表面的最终外观效果：

2.我们需要将Properties模块与SubShader模块连接起来，这样我们才能使用Properties块所提供的数据：

3.现在，可以创建我们的光照函数了，它将为我们的物体表面产生一个正确的各向异性效果：

4.为了使用这个新的光照函数，我们需要告诉SubShader模块中的＃pragma语句，让着色器加载新的光照函数而不是使用内置的光照函数。我们还要告诉着色器使用Shader model 3.0的渲染模式，这使我们在程序中能够拥有更多的纹理空间：

5.通过在Input结构体中声明下面的代码，我们也给出了各向异性法线贴图自身的UV。这不是完全必须的，因为我们也可以只使用主纹理的UV，但是这使我们能够自主地控制金属拉丝效果的tiling（平铺，Unity的材质贴图属性），这样我们就可以将它缩放到我们想要的尺寸：

6.最后，我们需要使用surf()函数将正确的属性数据传递给光照函数。这样，我们就可以从各向异性法线贴图中获得每个像素的信息，并设置我们的高光参数：

下面的截图展示了使用各向异性着色器的渲染结果。各向异性法线贴图使物体产生一个表面方向，并在表面形成一个镜面高光分散的效果：

3.7.3　实现原理

我们对着色器进行分解，找出它的核心部分并解释为什么我们会得到这样的效果。我们将重点讲解一下自定义光照函数，因为着色器的其他部分我们应该已经很清楚了。
首先，我们声明了自定义的SurfaceCustomOutput结构体。这样做的目的是因为我们需要从各向异性法线贴图中得到每个像素的信息，而且在一个表面着色器中获得像素信息的唯一方法就是在surf()函数中使用tex2D()函数。

我们可以使用SurfaceOutput结构体作为光照函数和surf()函数之间数据传递的方式。在本节的例子中，我们在surf()函数中使用一个名为anisoTex的变量来存储每个像素的纹理信息，然后通过赋给AnisoDirection变量将该数据传递给SurfaceAnisoOutput结构体。完成这些工作以后，我们就可以在光照函数中通过s.AnisoDirection使用每个像素信息了。
建立数据之间的连接之后，我们就可以开始实际的光照计算了。首先避开通常的计算光照的方式，采用半角矢量的方法，这样我们就不必做光的全反射和散射计算了，而只需要计算顶点法线和光线向量（方向）两者的点积值。

然后，我们对镜面高光进行精确的修改以得到正确的表现效果。我们先将顶点法线值与各向异性法线贴图上的每个像素值进行求和，对两者的和进行归一化，然后将得到的结果与上一步计算得到的halfVector进行点积运算 。最后我们将得到一个浮点值，当该值为1时，表明物体表面的法线（经过各向异性法线贴图的修改）与halfVector平行；当值为0时，代表它们是垂直的。最后，我们使用sin()函数对该值进行修改，这样，我们可以得到一个中间有较深亮点且基于halfVector的最终环形效果。

最后，我们对aniso（各向异性）值产生的效果进行放大，对它进行s.Gloss方求幂，然后乘上s.Specular值，在全局范围内降低它的强度。

这种效果对于创建更高级的金属型表面来说是一项很伟大的创造，尤其是那些拉丝型的而且具有方向性的物体表面。它也可以用于头发或者任何具有方向性的软表面。下图显示的是各向异性光照计算的最终结果：