U3D实时渲染 | 角色头发各向异性表达 第一章(下)

1目录

这个系列主要分为三个部分：

1.头发的渲染

2.皮肤的渲染

3.眼睛的渲染

2正文

每个分为2个文章，第一篇讲基础理论，第二篇讲实际操作。今天带来头发各异的表达（下）

1回顾

接上次一说到，我们知道了公式，回忆一下：

也用图表搞了一个简单的光照模型。

我对公式重新简单梳理：

上次有看官留言到：

这里讲一下为什么会选择副切线，因为头发的UV是从V方向铺开的。

2运用

透明是一切混乱的开端。

这里读者必须要理解几个概念：

1. 深度写入
2. 颜色写入
3. 深度测试
4. 渲染队列
5. 渲染排序这里没法花很大的篇幅讲解，具体直接看乐乐入门书的第8章只能简单的概括一下，对于半透的东西，渲染排序是很严谨的。透明物体的渲染一直是图形学方面比较蛋疼的地方。对于透明物体的渲染，就不能像渲染不透明物体那样多快好省，因为透明物体不会写深度，也就是说透明物体之间的穿插关系是没有办法判断的，所以半透明的物体在渲染的时候一般都是采用从后向前的方法进行渲染。由于透明物体多了，透明物体不写深度，那么透明物体之间就没有所谓的可以通过深度测试来剔除的优化，每个透明物体都会走像素阶段的渲染，会造成大量的Over Draw。这也就是粒子特效特别耗费性能的原因。

下面，我开了双Pass来解决渲染次序这个问题，即：

第一个Pass只渲染背面关闭深度

第二个Pass只渲染正面开启深度

由于Unity会顺序执行SubShader中的各个Pass，因此我们可以保证背面总是在正面被渲染之前渲染，从而可以保证正确的深度渲染关系。

对于不会代码的美术同学，没关系，贴心的ASE具备双Pass的功能（虽然最多只支持到双Pass，我觉得挺良心了）

Pass1：

Pass2：

下面，展示一下我用的模型和贴图：

mask:

Diffuse：

主要用来提Alpha的，虽然可以合到上边的Mask的A通道内，太懒，就没合

Normal

美术篇开始：

先定义一个法线，转到世界空间，然后使用Mask的G通道与之相乘，要记得归一化。

然后将其与我们的世界空间下的副切线加在一起，同时，我也Public了一个float类型的值，给进去，是为了能够更好的偏移高光位置。可以自行脑补下高光上下偏移，最后记得归一化。

输入灯光方向+视口（观察）方向

将他们Dot（点积）后平方，一减后开方，到这一步发现，我们已经几乎完成了Kajiya-Kay光照模型的公式

为了做出柔和过度的高光，观察一下下图，1.区域很亮，2.区域柔和。

新Public 四个值，并且使用Pow来约束他们范围强度，使用Mask的B通道乘进去，做出头发的黑白区域，然后将他们与颜色相乘后叠加（Add）在一起

接下来，使用观察方向和世界法线做一次Pow，来控制高光两边的范围

将其叠加在一起，使用一个常量控制强度。

颜色部分，我构建了一个类似lambert的lerp来插值两个颜色，为的是模拟受光面到暗面的过渡效果，即透气感。

到了提Alpha的时候了，顺便控制一下Alpha的强度

我们将插值后的Color和高光区域叠加，与平行光颜色强度相乘。 让他受光照影响

最后，我们和alpha组合，分别输出到pass1和pass2

我们挂起FrameDebugger

可以看一下他的渲染顺序

先渲染了Pass1，即剔除前面的

再渲染了Pass2剔除了背面的

程序部分我就不详细介绍了，重在思路。因为这次相比上一篇节点和程序的版本，有些地方有优化改动，Shader脚本还没来得及改动。如果需要脚本等到下一篇文章的时候再发出来吧。

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