如何做一个卡通效果

如何做一个卡通效果

本文参考自教程，加上自己的一点心得体会。

首先，为物体加上漫反射光照。我们可以利用物体的法线与平行光照方向的夹角，即向量的点积，来衡量物体所受光照的强度。为了实现卡通的效果，我们将光照强度分为两段，0和1，向量点积大于0时，光照强度为1，否则为0。两段之间可以用smoothstep进行平滑。先来看一下效果：

可以发现没有光照的地方太暗了，添加一个固定的环境光来增加一下亮度：

接下来，我们给物体加上镜面高光。这里我们采用的是Blinn-Phong光照模型，用视线向量和平行光向量的二分向量，与法线的夹角模拟镜面高光的强度。同样，由于是卡通风格，我们用smoothstep对高光强度进行平滑分段，效果如下：

然后，我们再给物体加上描边。描边出现的区域满足这样一个性质：即视线向量与法线的夹角比较大，也就是点积比较小。这也是比较好理解的，只有视线看不到的地方会进行描边处理。另外，只有在有光照的区域才有描边，实现如下：

                fixed nDotV = 1 - dot(normal, viewDir);
                fixed rimIntensity = nDotV * pow(nDotL, _RimThreshold);
                rimIntensity = smoothstep(_RimAmount - 0.01, _RimAmount + 0.01, rimIntensity);
                float4 rimColor = _RimColor * rimIntensity;

使用pow函数是为了让rimIntensity随着nDotL值的变化迅速变化。_RimThreshold是一个介于0~1之间的值，用来控制整个pow函数的增速。来看一下不同的取值情况下pow函数的曲线（从上往下分别是0.1，0.3，0.5）：

可以发现，_RimThreshold取值越小，增速越快。

最后，我们为物体加上阴影效果。投射阴影可以使用Unity自带的SHADOWCASTER的legacy shader。接收投影可以使用unity自带的SHADOW_COORDS、TRANSFER_SHADOW、SHADOW_ATTENUATION对shadowmap进行采样。SHADOW_ATTENUATION返回的是一个0~1之间的值，0代表完全被阴影覆盖，1代表完全没有阴影。因此，我们直接拿返回值和光照强度相乘即可，这样阴影越强光照越弱，完全是阴影的地方光照强度为0。最终效果如下：

总结一下，实现一个简单的卡通效果步骤如下：

1. 使用Blinn-Phong光照模型为物体加上漫反射和镜面高光
2. 使用smoothstep将光照强度分为两个区域，平滑过渡
3. 利用视线向量与法线的夹角为物体增加描边效果，且只有光照的地方才有描边，利用pow函数让描边效果随着光照强度变化而迅速变化
4. 利用内置函数为物体加上投射阴影和接收阴影的效果