大家好，我是阿赵，这里补充一篇关于MatCap的文章。
一、正常版本MatCap会遇到的问题
之前介绍过了MatCap的工作原理，很简单，把物体的法线转到观察空间(view)，然后得到一个UV乘以0.5+0.5改变一下取值范围从法线方向的-1到1，转换到uv的0到1范围，就可以去采样一张MatCap贴图来模拟光照了。
但这里会出现一个问题。假如我把之前做的MatCap材质赋给一个Cube，会发现情况和我们相信的不一样。
这里的两个对象，一个cube立方体和一个球体，它们用的是同一个材质球，可以看到，球体上面的MatCap效果是正确的，但立方体上面却没有出现我们想要的MatCap效果。是不是很奇怪？
出现这个问题的原因是，立方体的每一个面，法线方向都是一样的，所以在计算法线转换到观察空间后，整个面的法线映射的UV都是同一个值，导致采样出来的MatCap颜色，整个面都是同一个UV坐标，所以得到的颜色也是同一个面的颜色是相同的。
二、解决方法
1、完整Shader
Shader “azhao/MatCapEx”
{
Properties
{
_MatcapTex(“MatcapTex”, 2D) = “white” {}
}
SubShader
{
Tags { “RenderType”=“Opaque” }
LOD 100
Pass
{
CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
#include "UnityCG.cginc"
struct appdata
{
float4 vertex : POSITION;
float2 uv : TEXCOORD0;
float3 normal : NORMAL;
};
struct v2f
{
float4 pos : SV_POSITION;
float2 uv : TEXCOORD0;
float3 viewNormal : TEXCOORD1;
float3 viewPos : TEXCOORD2;
};
sampler2D _MatcapTex;
float4 _MatcapTex_ST;
v2f vert (appdata v)
{
v2f o;
o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
o.uv = TRANSFORM_TEX(v.uv, _MatcapTex);
float4 worldNormal = mul(unity_WorldToObject, v.normal);
o.viewNormal = mul(worldNormal, UNITY_MATRIX_V).xyz;
o.viewPos = mul(UNITY_MATRIX_MV, v.vertex).xyz;
return o;
}
half4 frag (v2f i) : SV_Target
{
float3 viewPos = normalize(i.viewPos);
float3 viewNormal = i.viewNormal;
float3 crossVal = cross(viewPos, viewNormal);
float2 curUV = float2(-crossVal.y, crossVal.x);
curUV = curUV * 0.5 + 0.5;
// sample the texture
half4 col = tex2D(_MatcapTex, curUV);
return col;
}
ENDCG
}
}
}
2、说明
为了解决刚才同一个面的法线都是一样的情况。其实有多种方法的。最简单的方法，是在原有法线的基础上，再通过一些因素去稍微改变一下。比如上面的例子，会把物体的顶点坐标转换到View空间去，然后再和原来的观察空间法线做一个叉乘，求出一条新的法线方向出来。这样虽然同一个面的基础法线方向一样，但由于顶点不一样，所以导致最终法线的方向也有了一些偏移，不会整个面都一样。
或者另外一种解决办法，通过构造圆形的方式，以模型顶点坐标和模型中心点做一个向量方向出来，再和原来的法线方向做法线混合操作，也是可以解决的。
经过修改之后，现在立方体上面也出现了MatCap的假反射效果，而不再是同一个面只有一种颜色了。
三、题外话
经过这个例子，还给我们另外一个启示。我们做一种效果的时候，千万不能只记住了步骤，而不知道它的原理。在知道原理的情况下，遇到问题想要解决是很简单的事情，但如果不知道原理，只是死记住了实现的步骤，那么稍微出点问题，也就很难解决了。
我最近都直接分享案例的源码出来给大家，原因除了之前说的方便我自己查找以外，还有其他的原因的，就是这些代码其实都是我随手写的，可能不是很严谨，但也达到了说明重点的目的。如果是有心学习的朋友，细看一下内容，再在上面做修改是很容易的。由于是随手写的代码，写得有点随意，所以如果有哪里写得不严谨，就只能各位自己去解决一下了，如果只是单纯想抄代码的朋友，其实也无妨，只是遇到代码本身有问题的时候，会麻烦一点。