人工翻譯自Alexandre Stroukoff的文章《CLOUDS SHADER BREAKDOWN》，原文鏈接：http://astroukoff.blogspot.com/2019/09/clouds-shader-breakdown.html

在正文之前，先說下作者的制作過程，大致分為三步：

1. Houdini中創(chuàng)建云朵網(wǎng)格，通過“clouds”節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建粗糙的云朵形狀，生成低面數(shù)網(wǎng)格，并平滑法線。
2. 導(dǎo)入3ds Max，烘焙天光與平行光到頂點(diǎn)色，然后模糊。
3. 導(dǎo)入Unity，頂部加上滾動的云朵紋理與更多細(xì)節(jié)。

從作者的介紹來看，第一步目的是創(chuàng)建云朵模型，第二步目的是烘焙光照，理論上也可以用別的軟件來做，并且提前烘焙光照意味著云朵在引擎中是靜態(tài)不受光照的，這點(diǎn)需要注意，文章末尾也有關(guān)于動態(tài)光照的說明。

前兩步作者只是簡單介紹了一下，并且視頻很糊，就不貼了，以下是正片，文章中的引用段是我的注釋。

正片

原文：http://astroukoff.blogspot.com/2019/09/clouds-shader-breakdown.html
作者：Alexandre Stroukoff

我根據(jù)ThatGameCompany的游戲《Sky 光遇》制作了一個云朵Shader，本篇文章是關(guān)于它的一個小小的步驟分解。

效果中作用最大的是云朵Mesh本身，其次是烘焙光照，我使用Houdini + 3ds Max來生成它們。在這篇文章中我僅注重于介紹Shader部分，Shader使用Amplify Shader Editor(ASE)制作。

第一步連接Vertex Color（頂點(diǎn)色）到Emission（自發(fā)光），為了顯示先前（在3ds Max中）烘焙的光照，我使用了一個0.454545的指數(shù)來校正頂點(diǎn)色（因?yàn)閟RGB/Linear/Gamma叭啦叭啦）。

這里的0.454545冪運(yùn)算將Vertex Color從線性空間變換到了Gamma0.45空間（sRGB），作者的工程設(shè)置中顏色空間為Gamma，這種情況下Unity不會幫我們做這個校正，所以需要手動做一下，如果你的顏色空間是Linear就不需要了。

大量的三角面能帶來更絲滑的移位效果，如果性能上吃得消，Tesselation（曲面細(xì)分）是個好辦法，在左側(cè)面板勾上“tesselation”選項，選擇distance based模式。

調(diào)整距離與tesselation參數(shù)直到你和你的電腦都滿意為止，這里調(diào)一個非常近的距離就不錯。

現(xiàn)在好玩的來了，我加了一個Noise Generator（噪聲生成器），這個節(jié)點(diǎn)很方便，它可以根據(jù)世界位置生成3D噪聲。使用3D噪聲比較吃性能，你可以換成Simplex（單形噪聲），我很確定整個效果都可以用噪聲紋理和UV搞定。我用世界坐標(biāo)乘以一個浮點(diǎn)數(shù)，用作噪聲節(jié)點(diǎn)的“Size”輸入，這個浮點(diǎn)數(shù)用來控制噪聲的tiling。
并且從-1/1 映射到 0/1，避免出現(xiàn)負(fù)值。
在Debug輸入中加入了這個（指上面的浮點(diǎn)數(shù)）。

通過這個浮點(diǎn)數(shù)調(diào)整tiling的效果

雖然tiling一般指紋理的平鋪，但這里控制的是噪聲紋理的大小，參數(shù)的命名也是“3dNoise Size A”。

現(xiàn)在，不直接使用World Position，而是將它乘以一個Vector3("NoiseScaleA")，這樣可以對噪聲做非統(tǒng)一縮放，非常方便?。ň拖駥esh進(jìn)行縮放一樣，但你只是縮放輸入位置）。這里我沿Z軸對噪聲進(jìn)行拉伸示范一下效果。

是時候加點(diǎn)移動了，很直接，在我將縮放后的世界坐標(biāo)連接到噪聲之前，我增加一個Vector3，令時間與它相乘，這樣就可以控制噪聲移動的方向。

改變噪聲方向的效果（因?yàn)槭?D噪聲，所以看起來不錯，用2D噪聲比較難做到）

現(xiàn)在將它連到Local Vertex Offset，并與兩個東西相乘：

1. 一個范圍在0-1的浮點(diǎn)數(shù)，用來調(diào)整強(qiáng)度；
2. 一個Vector3(0,1,0)，用來強(qiáng)制讓噪聲只在世界Y軸上移位，只是這樣看起來更不錯，你也可以使用Mesh的法線。

調(diào)整新的參數(shù)，Speed（噪聲速度），Size（噪聲大?。琒trength（移位力度）

我決定把噪聲重復(fù)3次。復(fù)制所有參數(shù)，并且把它們加在一起。這讓我想起了以前做過的一個項目（卡通火山碎屑噪聲）。思路很簡單：對于每個噪聲，將力度降低一半，雙倍tiling，雙倍速度，然后再調(diào)整！

每個噪聲之間的關(guān)系很重要，這里我只調(diào)整Strength（力度），單獨(dú)調(diào)整噪聲很容易（將除當(dāng)前噪聲外的所有力度調(diào)為0），然后調(diào)整力度。

近距離觀察噪聲是如何融合在一起的

對于漸變的邊緣，使用透明材質(zhì)和Depth Fade節(jié)點(diǎn)簡單設(shè)置。

這一部分比較取巧（hack），但它增添了許多細(xì)節(jié)。大體上來說我就是添加了一個黑白的云朵紋理，并使用Triplanar Mapping（三面映射）采樣，為了讓Triplanar Mapping動起來，我使用了來自噪聲C的修改后的世界位置（看下面的圖1），并且我讓所有東西與噪聲A相乘來“抹去”這里那里的紋理（看下面的圖2）。

圖1 來自噪聲C的世界位置

圖2 噪聲A

我使用了Register/Get Local Var節(jié)點(diǎn)，避免我的連線亂得像兜里打結(jié)的耳機(jī)線，ASE的這個功能真是太棒了。

這是云朵紋理

ASE內(nèi)置了Triplanar Sampler節(jié)點(diǎn)，與簡單的紋理采樣相比，Tri-Planar Mapping在模型陡峭部分較多、UV不規(guī)范的情況下很有用。

你可以看到加入云朵紋理后的效果，真系好靚！

倉庫地址： https://github.com/AlexStrook/UnlitClouds

備注：

• 這全都是靜態(tài)的、烘焙好的（指光照），但我很確定你可以把它做成受動態(tài)光照的。你可能需要重新構(gòu)造移位所需要的法線，你可以用這些節(jié)點(diǎn)：

• 我本來還想加上Flowmap，但沒時間做了。Flowmap可以幫助控制云朵材質(zhì)平鋪的方向與噪聲的滾動。
• 我之前看到另一個很有意思的技術(shù)， 視頻鏈接(約10分鐘)，他們通過微調(diào)廣告牌（billboard）位置實(shí)現(xiàn)了戰(zhàn)地1中的云朵?？雌饋硐喈?dāng)不錯，但我猜他們在幕后肯定用了什么瘋狂的魔法來達(dá)到這種效果...當(dāng)然說不定你也能做到！
• ThatGameCompany的Mike Lester說他們的做法使用了光線步進(jìn)（Raymarching） 鏈接