Planar Shadow

Unity上平面阴影的计算与实现

 //如何求顶点投影到平面上的点(阴影点)
 //当平面上取不相等的任意两个点组成一个向量，与平面的法线总是垂直的，向量垂直点乘为0，因此可以通过一个点和一个法线来定义，
 //plane方程如下：(P - P0)·N = 0 N=normal，P0表示平面上的一个点，P表示平面上的任意点，当P = P0时 0·N = 0
 //射线方程 P = o + t * D，(o为射线起点,t为标量，表示射线原点到和平面交点的距离)联立两个方程式可求交点。方程如下：

 //          ( O + D·t - P0 )·N = 0
 //       => ( O - P0 )·N + D·N·t = 0
 //       => t = ( P0 - O)·N / D·N  ( 其中D·N ≠0 ,向量点积满足分配律)
 // p0表示平面上一点中心点（0,0,0） o:顶点世界坐标  N:平面的法向量（0,1,0）D:直射光方向
 //注意两点：
 //当 D·N = 0 时，表示射线与平面垂直，则射线与平面平行。
 //解出 t < 0 时，表示 射线沿着平面相反的半平面发射，也是不相交的（当然如果是直线就没关系啦）

 Shader "Pluto/PlanarShadow"
 {
     Properties
     {
         _ShadowColor ("Shadow Color",Color) = (0.25,0.25,0.25,0.25)
         _Center("Center", Vector) = (,0.001,,)
         _Normal("Normal", Vector) = (,,,)
         _MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
     }
     SubShader
     {
         Tags { "RenderType"="Opaque" "LightMode"="ForwardBase" }
         LOD 

         //渲染模型
         Pass
         {
             CGPROGRAM
             #pragma vertex vert
             #pragma fragment frag

             #include "UnityCG.cginc"

             struct appdata
             {
                 float4 vertex : POSITION; //模型空间中的顶点坐标
                 float2 uv : TEXCOORD0;
             };

             struct v2f
             {
                 float2 uv : TEXCOORD0;
                 float4 vertex : SV_POSITION;  //裁剪空间中的顶点坐标
             };

             sampler2D _MainTex;
             float4 _MainTex_ST;

             v2f vert (appdata v)
             {
                 v2f o;
                 o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex); //将顶点从模型空间转换到裁剪空间中，更高效
                 o.uv = TRANSFORM_TEX(v.uv, _MainTex);
                 return o;
             }

             fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
             {
                 // sample the texture
                 fixed4 col = tex2D(_MainTex, i.uv);
                 return col;
             }
             ENDCG
         }

         //渲染平面阴影Pass
         Pass
         {
             ZWrite On
             ZTest LEqual
             Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha

             //  模板测试的判断依据
             //     if((referenceValue & readMask)   ComparisonFunction (stencilBufferValue & readMask))
             //         通过像素
             //     else
             //         抛弃像素

             //  在这个公式中，主要分ComparisonFunction的左边部分和右边部分
             //  referenceValue是有Ref来定义的，这个是由程序员来定义的，readMask是模板值读取掩码，它和referenceValue进行按位与（&）操作作为公式左边的结果，默认值为255，即按位与（&）的结果就是referenceValue本身。
             //  stencilBufferValue是对应位置当前模板缓冲区的值，同样与readMask做按位掩码与操作，结果做为右边的部分。

             //解决double blending,保证一个点只被渲染一次
             Stencil{
                 Ref   //设定参考值0，stencilbuffer里面的值会跟它进行比较,stencilBuffer值默认为0
                 Comp Equal  //比较方式为"相等"
                 Pass IncrWrap  //当模版测试和深度测试都通过的时候，当前模板缓冲中的是值+1
                 ZFail Keep   //当模板测试通过并且深度测试失败，保存当前模板缓存中的内容不变
             }

             CGPROGRAM
             #pragma vertex vert
             #pragma fragment frag
             #include "UnityCG.cginc"

             struct appdata
             {
                 float4 vertex : POSITION;
             };

             struct v2f
             {
                 float4 vertex : SV_POSITION;
             };

             float4 _ShadowColor;      //阴影颜色
             float4 _Center;         //平面上一点中心点
             float4 _Normal;            //平面法线

             v2f vert (appdata v)
             {
                 v2f o;
                 float4 wPos = mul(unity_ObjectToWorld ,v.vertex);  //顶点世界坐标
                 float4 lightDir = normalize(_WorldSpaceLightPos0);  //直射光的方向
                 float dist = dot(_Center.xyz - wPos.xyz, _Normal.xyz) / dot(lightDir, _Normal.xyz);
                 wPos = wPos + lightDir * dist;
                 o.vertex = mul( UNITY_MATRIX_VP,wPos);              //转换到裁剪空间坐标
                 return o;
             }

             fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
             {
                 return _ShadowColor;  //直接返回影子颜色
             }

             ENDCG
         }
     }
 }

参考：https://www.jianshu.com/p/c8438bf6af0f

　　　http://nanjingjiangbiao-t.iteye.com/blog/1795310

　　   https://blog.csdn.net/onafioo/article/details/53943264

　　　　

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