Unity Polybrush与顶点色着色器
今年年初，我们宣布了ProBuilder和Polybrush将正式成为Unity的一部分。我们已经详细介绍过使用ProBuilder快速关卡建模，而Polybrush可以帮助我们完成粗略的雕刻、纹理混合、对象散布和顶点色绘制等功能。
通常为了处理顶点色，必须进行3D程序代码编写并估计最终结果。但有了Polybrush后，我们可以直接在编辑器中进行绘制，然后看到处理后的效果。
本文将展示一些使用顶点色的着色器示例，介绍如何将Polybrush和它们一起使用。
获取Polybrush
你可以访问Asset Store资源商店下载Polybrush ：
https://www.assetstore.unity3d.com/cn/?stay#!/content/111427
下载完毕后导入资源包，点击菜单栏，选择Tools > Polybrush > Polybrush Window。
打开Polybrush 窗口中，如下图所示，我们可以看见四个功能选项：
雕刻（Sculpting）
顶点色绘制（Vertex Color Painting）
对象散布（Object Scattering）
纹理混合（Texture Blending）
功能介绍
1
雕刻
该功能拥有二个标签页，第一个标签页用于升降顶点位置，第二个标签页用于平滑处理顶点位置。
2
对象散布
在使用该部分功能前，首先需要给Palette添加一些预制件，预制件位于目录Procore > PolybrushPrefab Palettes > Default下。
将想要绘制的预制件拖入到此处。如果想要删除预制件，选取后按下退格键。
现在就可以点击放置对象，笔刷的强度（Strength）属性控制对象密度。
3
纹理混合
纹理混合功能需要具体的着色器设置，它使用三个UV集。资源包内含有一些示例，我们可以通过示例了解如何进行设置。
下面展示Polybrush的TriPlanar Blend功能。
给材质添加想要的纹理，然后在Texture Paint Settings中选择纹理即可。Flood选项会将整个网格绘制为所选颜色，Fill选项只会绘制预览图中的顶点，Brush选项会以光标为圆心绘制特定半径的圆形区域。
顶点色绘制
现在让我们详细介绍顶点色绘制。
1
读取着色器中的顶点色
为了访问着色器中的顶点色，你只需在Input Struct（表面着色器使用的结构）或Appdata Struct（顶点/片段着色器使用的结构）添加一行代码即可。
顶点/片段着色器
下图代码会在Appdata struct中读取颜色，在v2F struct中声明颜色，然后将颜色在二个结构间传递。你可以在片段着色器中使用"i.color"读取颜色。
表面着色器
你可以使用"IN.vertexColor"读取顶点色。
如果你不想编写代码，访问下面链接，这是最基本的顶点着色器：
https://pastebin.com/6wwsnJgY
现在我们就可以绘制顶点色了，让我们了解一些有趣的示例。
示例
1
高光
访问下面的链接，这是一个卡通高光着色器(Toon Specular)：
https://www.patreon.com/posts/quick-game-art-13059579
如果不设置静态遮罩，该着色器效果会更棒，我们可以使用该着色器在任意位置进行绘制，从而使对象看起来潮湿或看起来像玻璃。
为了实现这部分，我们将伪高光数值乘以IN.vertexColor.r，o.Emission通道的边缘光也乘以IN.vertexColor.r，所以绘制区域也有发光效果。
float3 spec = (step(_SpecSize, rampS.r) * IN.vertexColor.r;
o.Emission = pow(rim, _RimPower) * IN.vertexColor.r;
这意味着绘制红色的位置都会发光，如果不想让发光效果太明显，可以使用较深的红色。
高光顶点色着色器代码：https://pastebin.com/xBMNuySz
卡通色阶如下图所示：
高光色阶如下图所示：
2
摇摆动画
该动画类似动态草丛，如果我们不想在旗帜、树叶和链子等一些静态物体使用Cloth/Physics模拟效果，我们可以使用一个处理顶点动画的着色器。
多数全局解决方案会带来剪裁问题。使用顶点色版解决方案的好处是可以设置允许的移动量。在下图的示例中，我们想要使旗帜的顶端不会移动，但只让旗杆的中间位置稍微移动一点。
我们可以乘以红色顶点色通道，控制效果的位置。
v.vertex.yz += sin(_Time.y * movementcalculation ) * v.vertexColor.r;
摇摆顶点色着色器代码：https://pastebin.com/SsDaBEgy
3
三平面多纹理
本文前面部分展示的纹理混合工具提供了非常平滑或模糊效果。对于一些艺术风格而言，该效果还不错，但我们可以尝试让边缘更清晰并带有噪音效果。
该着色器使用了和三平面一样的基色，但没有在世界法线使用“Grass”，它使用红色和蓝色顶点通道来添加新纹理。
float primary = step(0.6* noisetexture,IN.vertexColor.r );
将它与红色通道上显示的纹理相乘，然后对于纹理周围的边缘，将比原始部分稍大的区域乘以反转的原始部分，从而只留下一小部分。
float primaryEdge = (step(0.5* noisetexture,IN.vertexColor.r )) * (1-primary);
顶点色非常模糊，但是由于Step函数和噪音纹理的缘故，获得的结果非常干净。我们也可以重制纹理混合着色器来实现类似效果，因为多个UV集会得到更多纹理。
三平面顶点色着色器代码：https://pastebin.com/r9EcWvgH
小结
关于Polybrush就分享到这里，希望你能使用该工具并尝试文中的示例，但是需要注意，如果你修改了正在处理网格的导入设置，可能会破坏几何体，导致必须重新进行制作。
Polybrush仍然在测试阶段，但计划今年会直接集成进入Unity，相关信息请关注Unity官方中文论坛(UnityChina.cn)!
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