考《Unity Shaders and Effects Cookbook》一书（感谢原书作者），同一时候会加上一点个人理解或拓展。
这里是本书全部的插图。这里是本书所需的代码和资源（当然你也能够从官网下载）。
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写在前面
实际上，我们能够使用一张2D贴图来完整地烘焙我们的光照。你能够得到Zbrush这个软件实现的同样效果。假设你对Zbrush的MatCaps（Material Captures）非常熟悉，那么恭喜你。被照亮的球体是同样的实现原理。我们能够创建一个贴图，然后全然照搬各种烘焙类型，像漫反射，镜面反射，反射以及边缘光照等效果。然后再使用它来创建我们的Shader。
这样的方法唯一的缺点就是。由于我们将光照全然烘焙到了贴图上，因此无法改变光照，除非你依据你的环境替换还有一张贴图。就像我们在反射一章中的简单的Cubemap反射一样。也就是说。这个Shader不会依据你环境中的光照做出不论什么变化，也不会再你移动你的视角时产生不论什么改变。下图展示了一个Lit Sphere贴图。它通常被称为一个Sphere Map：
用更易懂的话来说，当给定一张贴图后。使用它渲染得到的画面将和贴图看起来一样，就像把贴图投影到了模型上一样。
准备工作
这个是一个非常棒的免费软件能够帮你创建这些Lit Sphere maps。作者建议观看Vimeo上的视频（须要翻墙）来帮助你熟悉MaCrea的界面和工作流程。
- 创建一个新的场景以及一些对象，一个平面以及一个平行光。
- 创建一个新的Shader 和材质，然后将你的Shader赋给新的材质。
实现和解释
- 和之前一样。我们须要一些properties传递给Surface Shader。以便我们能够让这个Shader的用户更改贴图以及一些变量。
因此，我们首先加入以下的代码到Properties块：
Properties { _MainTint ("Diffuse Tint", Color) = (1,1,1,1) _MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" {} _NormalMap ("Normal Map", 2D) = "bump" {} } - 由于我们的Shader仅使用贴图来照亮我们的模型，因此我们不须要内置的Lambert光照函数。而须要声明我们自己的Unlit光照函数。
我们还须要写一个顶点函数：
CGPROGRAM #pragma surface surf Unlit vertex:vert
解释：鉴于有些童鞋忘了或者没有看过之前的内容，这里说明一下上面这句声明的意思。它表明我们将使用名为surf的Surface Shader function。以及名为Unlit的自己定义光照函数，还有一个名为vert的顶点函数。本书第一次提到这个知识点是在这一节。
- 和前面一样，我们须要在块中声明之前的properties，以便我们能够利用Inspector中的各个用户给定的数据。
float4 _MainTint; sampler2D _MainTex; sampler2D _NormalMap;
- 接下来。我们创建一个新的光照函数。它相应上面提到的名为Unlit的光照模型。这样做是由于我们不想使用场景中的灯光影响我们的Shader。我们只想要得到对象的阴影，其它的交给贴图来照亮整个对象。
因此，我们须要加入以下的光照函数（这里跟原书有一点不一样，我依据官方文档改动了返回类型）：
inline half4 LightingUnlit (SurfaceOutput s, fixed3 lightDir, fixed atten) { half4 c = half4(1,1,1,1); c.rgb = s.Albedo; c.a = s.Alpha; return c; }
解释：同样，关于这里的内容能够參见这一节。 - 如今，我们须要将一些额外的属性加入到Input结构体中。以便我们能够将这些信息从vert()函数传递给surf()函数：
struct Input { float2 uv_MainTex; float2 uv_NormalMap; float3 tan1; float3 tan2; };
解释：你能够把Input结构体当成是顶点函数和Surface shading函数之间的纽带，它们之间的沟通都是靠Input结构体进行传递的。 - 为了正确的在Sphere map中查找。我们须要将切线旋转矩阵（the rotated tangent vector）和当前模型的逆转置模型视图矩阵（the inverse transpose model view matrix）相乘。这将会给你合适的想来应用到Sphere map贴图中。假设你还是不明确也不要紧。在后面我们会进一步说明。
void vert (inout appdata_full v, out Input o) { UNITY_INITIALIZE_OUTPUT(Input,o); TANGENT_SPACE_ROTATION; o.tan1 = mul(rotation, UNITY_MATRIX_IT_MV[0].xyz); o.tan2 = mul(rotation, UNITY_MATRIX_IT_MV[1].xyz); }
解释：vert()函数是这个光照模型横纵真正起作用的地方。我们使用模型的切线旋转矩阵和它的逆转置模型视图进行相乘。它的结果将在以下被用于查找Sphere map中相应的位置。那么，逆转置模型视图矩阵是从哪里产生的呢？事实上这是Unity提供的还有一个内置參数。因此我们不须要再自己计算它了。
实际上Unity提供了绝大多数在标准的CGFX shaders中常见的转换矩阵。这是我们使用Surface Shader的一个优点之中的一个，我们不须要自己计算它们了。而只须要调用内置的參数。
原书并没有给出这一步的解释，我这里补充一下。这个shader的精髓就在于它是像投影一样。全然平铺在Sphere上的。我们能够想象它的本质。就是在Eye Space中，依据顶点法线在X和Y轴上的投影作为UV坐标，对纹理进行採样。而作者在这里选择把计算统一到Tangent Space中。因此。这里的tan1和tan2就分别相应了在Tangent Space中。Eye Space的X轴和Y轴方向。
这样的写法是推导了一步后的结果，原始的计算代码例如以下：
o.tan1 = mul(rotation, mul(float3(1.0f, 0.0, 0.0f), (float3x3)UNITY_MATRIX_IT_MV)); o.tan2 = mul(rotation, mul(float3(0.0f, 1.0, 0.0f), (float3x3)UNITY_MATRIX_IT_MV));
rotation负责把方向从Object Space转换到Tangent Space。因此我们首先须要把Eye Space的X和Y轴转换到Object Space中， mul(float3(1.0f, 0.0, 0.0f), (float3x3)UNITY_MATRIX_IT_MV)负责这个转换步骤。这是由于。假设我们想要把X轴从Eye Space转换到Tangent Space，就须要从Eye Space到Tangent Space的变换矩阵。即我们希望有UNITY_MATRIX_MV的逆矩阵。然而，Unity没有直接提供这个矩阵么认识提供了
UNITY_MATRIX_IT_MV，即UNITY_MATRIX_MV的逆转置矩阵。但我们仍然能够通过mul中交换变换矩阵和向量的位置，来得到同样的效果。然后在通过外层的mul把方向从Object Space转换到Tangent Space就可以。还是不明确的能够看一下这篇文章。
- 最后，我们须要实现我们的surf()函数。进行一些计算来产生相应的Sphere map中的查找值，并把它们赋给我们的结构体。
同样，这个部分将在后面进行说明：
void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o) { float3 normals = UnpackNormal(tex2D(_NormalMap, IN.uv_NormalMap)); o.Normal = normals; float2 litSphereUV; litSphereUV.x = dot(IN.tan1, o.Normal); litSphereUV.y = dot(IN.tan2, o.Normal); half4 c = tex2D (_MainTex, litSphereUV*0.5+0.5); o.Albedo = c.rgb * _MainTint; o.Alpha = c.a; }
完整代码
Shader "Custom/LitSphere" {
Properties {
_MainTint ("Diffuse Tint", Color) = (1,1,1,1)
_MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" {}
_NormalMap ("Normal Map", 2D) = "bump" {}
}
SubShader {
Tags { "RenderType"="Opaque" }
LOD 200
CGPROGRAM
#pragma surface surf Unlit vertex:vert
float4 _MainTint;
sampler2D _MainTex;
sampler2D _NormalMap;
inline half4 LightingUnlit (SurfaceOutput s, fixed3 lightDir, fixed atten)
{
half4 c = half4(1,1,1,1);
c.rgb = s.Albedo;
c.a = s.Alpha;
return c;
}
struct Input {
float2 uv_MainTex;
float2 uv_NormalMap;
float3 tan1;
float3 tan2;
};
void vert (inout appdata_full v, out Input o)
{
UNITY_INITIALIZE_OUTPUT(Input,o);
TANGENT_SPACE_ROTATION;
o.tan1 = mul(rotation, UNITY_MATRIX_IT_MV[0].xyz);
o.tan2 = mul(rotation, UNITY_MATRIX_IT_MV[1].xyz);
}
void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o)
{
float3 normals = UnpackNormal(tex2D(_NormalMap, IN.uv_NormalMap));
o.Normal = normals;
float2 litSphereUV;
litSphereUV.x = dot(IN.tan1, o.Normal);
litSphereUV.y = dot(IN.tan2, o.Normal);
half4 c = tex2D (_MainTex, litSphereUV*0.5+0.5);
o.Albedo = c.rgb * _MainTint;
o.Alpha = c.a;
}
ENDCG
}
FallBack "Diffuse"
}