有时纹理贴图的作用不仅仅是给模型贴上一层“外衣”，一些其他的效果也可以使用贴图来完成，比如使用渐变纹理来使物体有一定的卡通化效果。
回想一下看过的一些动画就可以知道，动画里人物的绘制的明暗区域的过渡非常直接，如下图，可以看到几乎不是纯黑就是纯白。
那么我们也可以在unity shader中实现大致的效果，主要思路就是制作一张渐变纹理。
然后使用phong光照模型中的漫反射公式，即法线点乘光照方向，来得到一点的亮度信息。此时如果直接使用此亮度信息，就会得到一个过渡十分均匀的效果，那么为了得到动画中几乎没有明暗过渡区域的那种效果，我们需要用亮度值在渐变纹理上做一次映射。
我们使用的渐变纹理如下,此时进行映射，就可以得到诸如亮度值大于多少，都变成一个固定的值，这样就可以得到几乎没有明暗过渡的效果。
主要代码就是先计算出世界坐标下的法线和光照方向，然后进行点乘。
还要做一个映射，因为单位向量点乘结果范围是[-1,1]，而uv坐标范围是[0,1]
fixed value = dot(worldNormal, worldLightDir)/2+0.5;
最后用这个亮度值在渐变纹理上进行重新映射，再乘上原本的纹理颜色
主要代码基本就是这样，非常的简单
fixed4 col = tex2D(_MainTex, i.uv);
float3 diffuse = tex2D(_RampTex,fixed2(value, value)) * col
完整代码如下
Shader "Test/cartoon"
{
Properties
{
_MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
_RampTex ("Ramp Texture", 2D) = "white" {}
}
SubShader
{
Tags
{
"RenderType"="Opaque"
}
LOD 100
Pass
{
CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
// make fog work
#pragma multi_compile_fog
#include "UnityCG.cginc"
struct appdata
{
float4 vertex : POSITION;
float2 uv : TEXCOORD0;
float3 normal : NORMAL;
};
struct v2f
{
float2 uv : TEXCOORD0;
UNITY_FOG_COORDS(1)
float4 vertex : SV_POSITION;
float3 worldPos:TEXCOORD2;
float3 worldNormal:TEXCOORD3;
};
sampler2D _MainTex;
float4 _MainTex_ST;
sampler2D _RampTex;
v2f vert(appdata v)
{
v2f o;
o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
o.uv = TRANSFORM_TEX(v.uv, _MainTex);
UNITY_TRANSFER_FOG(o, o.vertex);
o.worldPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex);
o.worldNormal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal);
return o;
}
fixed4 frag(v2f i) : SV_Target
{
// sample the texture
fixed4 col = tex2D(_MainTex, i.uv);
// apply fog
UNITY_APPLY_FOG(i.fogCoord, col);
float3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz * col.rgb;
float3 worldLightDir = normalize(UnityWorldSpaceLightDir(i.worldPos));
float3 worldNormal = normalize(i.worldNormal);
fixed value = dot(worldNormal, worldLightDir)/2+0.5;
float3 diffuse = tex2D(_RampTex,fixed2(value, value)) * col*0.6f;
return fixed4(ambient + diffuse, 1);
}
ENDCG
}
}
}
上图是使用unity自带的标准着色器的效果，下图是使用我们刚刚包括渐变纹理的着色的的效果，可以看到在明暗过渡上我们的着色器更加直接，更加像动画的明暗绘制手法。
当然，一个完整的卡通化效果单靠一个渐变纹理是不行的，在游戏中往往还需要添加描边等多种效果。而且还需要和模型师合作，做出来的模型本身就需要比较卡通，比如我们刚刚随便找的这个模型，人脸明显就是写实的绘制手法，包括衣服纹理的绘制也是比较写实的，而且衣服上也已经本身绘制上了很多褶皱和阴影。这样即使添加了卡通化的着色器，看上去效果也不是那么的理想。
我又找了一个本身就比较卡通的模型，这个时候再用两种着色器进行对比，可以发现效果明显了很多
但是问题还是出在，这个兽人的衣服本身已经绘制上去了一些明暗区域，所以导致效果也不是很完美。所以在制作卡通化渲染的游戏的时候，还是要从一开始制作模型和贴图的时候就要准备好，贴图千万不能绘制太多褶皱和明暗效果，放到引擎里靠着色器渲染明暗就好了。
我们又找了一个模型，去掉本身的贴图后，效果如下，可以看出这才是我们想要的效果