Unity shader实现水波的技术原理

Unity shader 是 Unity 引擎中非常重要的一个部分，它可以用来实现各种各样的特效效果，其中包括水波效果。本文将详细讲解 Unity shader 实现水波的技术原理，并给出相关的 Shader 代码实现。

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首先，我们需要了解一下水波的物理原理。水波是由于水面上的液体分子在受到外力作用时发生的振动而产生的，这种振动可以传递到水面上的其他区域，形成波纹。因此，要实现水波效果，我们需要模拟这种振动。

在 Unity 中，我们可以通过 shader 来模拟水波的振动。具体实现方式为：首先，我们需要在 shader 中定义一个纹理，用来表示水面的高度。然后，我们可以通过修改这个纹理中的像素值，来模拟水面上的振动。在每一帧中，我们可以根据当前的时间和水面上每个像素的位置，来计算出这个像素的高度值。这个高度值可以通过某种算法来计算得到，例如使用 sin 函数来模拟正弦波的形状。

接下来，我们需要将这个高度值应用到水面的顶点上。在 shader 中，我们可以使用顶点着色器来对每个顶点进行处理。具体实现方式为：在顶点着色器中，我们可以将每个顶点的位置根据对应的纹理像素的高度值进行偏移。这样，我们就可以通过 shader 来实现水面的振动效果了。

下面是一个简单的 shader 代码示例，用于实现水波效果：

Shader "Custom/Water" {
    Properties {
        _MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
        _Speed ("Speed", Range(0, 10)) = 1
        _Height ("Height", Range(0, 1)) = 0.1
    }
 
    SubShader {
        Tags {"Queue"="Transparent" "RenderType"="Opaque"}
        LOD 100
 
        Pass {
            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag
            #include "UnityCG.cginc"
 
            struct appdata {
                float4 vertex : POSITION;
                float2 uv : TEXCOORD0;
            };
 
            struct v2f {
                float2 uv : TEXCOORD0;
                float4 vertex : SV_POSITION;
                float4 worldPos : TEXCOORD1;
            };
 
            sampler2D _MainTex;
            float _Speed;
            float _Height;
 
            v2f vert (appdata v) {
                v2f o;
                o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
                o.uv = v.uv;
                o.worldPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex);
                float2 offset = float2(sin(_Time.y * _Speed + o.worldPos.x * 0.01),
                                       sin(_Time.y * _Speed + o.worldPos.y * 0.01));
                o.vertex.xy += offset * _Height;
                return o;
            }
 
            fixed4 frag (v2f i) : SV_Target {
                return tex2D(_MainTex, i.uv);
            }
            ENDCG
        }
    }
    FallBack "Diffuse"
}

 

在这个 shader 中，我们定义了三个属性：_MainTex 表示水面的纹理，_Speed 表示水波的速度，_Height 表示水波的高度。在顶点着色器中，我们通过计算 sin 函数来模拟水波的振动，并将计算出的偏移量应用到顶点的位置上。在片段着色器中，我们直接对纹理进行采样，以便将水面的纹理显示出来。

综上所述，通过 Unity shader 来实现水波效果的原理是模拟水面上的振动，并将计算出的偏移量应用到水面的顶点上。通过这种方式，我们可以实现非常逼真的水波效果。