Shader 案例② Halftone - shaderforge

0、Halftone（半色调）是什么

直观的描述就是修拉的画，用“点”的方式来完成画面。
当印刷设备通常只能以有限数量的墨水颜色时，halftone通过调整图像中不同区域的点的大小和密度，来创造出一种灰度或颜色过渡的效果。

一、绘制圆点矩阵

这一部分比较抽象，但是很有意思！

1. 屏幕UV *深度

屏幕uv两个坐标轴的数据都为（0，1），可以模拟为黑白关系，如图所示。
让UV乘上其模型在场景中的深度，可以使得物体深度变化时，屏幕纹理会随着物体等比例缩放。

2. 放大倍数UV，并取小数

放大UV可以使得UV范围变大，通过用frac 取小数，可以让纹理在模型上重复出现。这里取小数的目的是将放大后的uv每一块都映射到0-1的范围内。
例如放大3倍，如下图所示，u、v两个坐标轴的值都扩大了三倍，最后就能有9个纹理（3x3=9）。

3. 📌重新映射并取长度（Length）

我们可以将其中一块拿出来作为示例，将其坐标的（0,1）的范围remap到（-0.5, 0.5），也就是将坐标轴原点移动到了每一块的中心位置。再取长度，长度的计算公式为：根号 x方+y方，所以可以得到，越接近坐标原点的位置颜色越黑（值越接近0），越向外扩散值越大越白，这样就利用程序模拟出了绘制圆点的效果。

此时编译出来的效果：

二、调子融合

前面的步骤是将圆点矩阵平铺到了物体上，那么如何让其根据物体本身的黑白关系来分布这些圆点呢？

1. （半）兰伯特打基础

首先还是需要用到兰伯特或版兰伯特，得到最基础的明暗关系的数据，有需要的话再乘一个投影。
兰伯特在这儿：Unity Shader学习（二） ShaderForge - 兰伯特光照模型

2. 📌Power

想要将物体的黑白关系融入，我们得想办法如何处理数据将黑白关系区分出来。这里用到的方法是：以圆点矩阵为底数，兰伯特黑白关系为指数，power。

如下图，可以观察一下不同指数的幂函数分布。
我们知道圆点矩阵的数据都分布于（0，1），所以只看x变量位于（0，1）的部分即可。可以看出，当指数为负数时，任意值都大于1；当指数大于1时，会使得黑的地方更黑。结合这两点，可以将原本的黑白关系的范围跨越正负数进行映射，就能够得到我们想要的效果。
这里将半兰伯特的黑白关系（0，1）映射到了（-0.5，2），之后进行power得到由下图的效果，可以自行调整参数。

3. 四舍五入

这时候想要的大致效果已经出来了，但是圆点的边缘还不够清晰，所以采用了Round进行四舍五入，得到一个非黑即白的效果。

4. 之后就可以自行处理细节啦

今天的文章 Shader 案例② Halftone - shaderforge分享到此就结束了，感谢您的阅读。