Unityでフラグメント単位のADSシェーディングを実装する

2018年09月08日

はじめに

前回は頂点単位のADSシェーディングを実装しました。頂点間で色を補間しているのが明らかに見て取れる結果となっていました。今回はそれを改善するため、シェーディングを頂点ごとからフラグメントごとに変更します。

Unityのバージョン: 2018.2.7f1

フラグメント単位のADSシェーディングの実装

Shader "MyShader/PixelADS"
{
  Properties
  {
    [Header(Light)]
    _LightDirection ("Light Direction", Vector) = (1.0, 1.0, -1.0, 1.0)
    _Lambient ("Lambient", Vector) = (0.5, 0.5, 0.5, 1.0)
    _Ldiffuse ("Ldiffuse", Vector) = (1.0, 1.0, 1.0, 1.0)
    _Lspecular ("Lspecular", Vector) = (1.0, 1.0, 1.0, 1.0)
    [Space]
    [Header(Material)]
    _Kambient ("Kambient", Vector) = (0.1, 0.1, 0.1, 1.0)
    _Kdiffuse ("Kdiffuse", Vector) = (0.5, 0.5, 0.5, 1.0)
    _Kspecular ("Kspecular", Vector) = (0.5, 0.5, 0.5, 1.0)
    _Shininess ("Shininess", float) = 150
  }
  SubShader
  {
    Pass
    {
      CGPROGRAM
      #pragma vertex vert
      #pragma fragment frag
      #include "UnityCG.cginc"

      ...

      uniform float3 _LightDirection;
      uniform float3 _Lambient;
      uniform float3 _Ldiffuse;
      uniform float3 _Lspecular;
      uniform float3 _Kambient;
      uniform float3 _Kdiffuse;
      uniform float3 _Kspecular;
      uniform float _Shininess;

      ...

      ENDCG
    }
  }
}

プロパティは前回と変わりません。必要なパラメータを渡しています。

struct appdata
{
  float4 vertex : POSITION;
  float3 normal : NORMAL;
};

struct v2f
{
  float4 vertex : SV_POSITION;
  float3 normal : NORMAL;
  float4 position : TEXCOORD0;
};

パイプラインとの値の受け渡しが少し変わっています。頂点シェーダの出力に色を使わずに法線を渡しています。

void vert (in appdata v, out v2f o)
{
  o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
  o.normal = v.normal;
  o.position = mul(UNITY_MATRIX_M, v.vertex);
}

頂点シェーダでは法線を渡します。

void frag (in v2f i, out float4 col : SV_Target)
{
  float3 normal = UnityObjectToWorldNormal(i.normal);
  float3 l = normalize(_LightDirection);
  float3 view = normalize(_WorldSpaceCameraPos - i.position);
  float3 h = normalize(l + view);

  float3 Iambient = _Lambient * _Kambient;

  float3 Idiffuse = _Ldiffuse * _Kdiffuse * max(dot(normal, _LightDirection), 0);

  float3 Ispecular = _Lspecular * _Kspecular * pow(max(dot(normal, h), 0), _Shininess);

  col = float4(Iambient + Idiffuse + Ispecular, 1);
}

フラグメントシェーダ内でADSシェーディングの実装を行っています。 ADSシェーディングについては前回の記事に書きました。 UnityObjectToWorldNormal(normal)でモデルスペースの法線をワールドスペースに変換しています。

実行結果

スクリーンショット

おわりに

基本的なシェーディングであるADSシェーディングの実装ができました。

ソースコードはこちらのリポジトリにおいてあります。