【Cel-Shading】基于SDF贴图的面部阴影实现

一般来说，卡渲都会对面部阴影进行单独的处理，使得面部阴影效果更贴近卡通绘画的习惯。

本文中采取使用SDF贴图的方式来形成面部阴影，个人觉得比修改法线更简单快速。

效果展示

先上个效果动图：

与直接用漫反射模型计算出来的阴影做比较：

在一些特殊角度的时候，SDF贴图生成的效果也比直接用漫反射计算出来的好，更符合卡通人脸的效果：

SDF阴影贴图的结果

直接用漫反射计算的结果

SDF算法介绍

首先我们需要搞清楚SDF算法生成的贴图是什么，为什么他不像写死在上AO的阴影，可以动态帮我们实现阴影效果？

SDF算法可以实现图像之间的平滑过渡，只需要对两张SDF进行lerp的插值，就可以得到视觉上的平滑过渡效果。（本质上是距离间的平滑过渡）

SDF面部阴影图的获得

知乎上有大佬写了一个脚本，可以直接生成这种面部光照图，要对图的效果进行修改也很容易，修改完example文件夹里的东西后再次运行脚本就可以啦~

在此就不重复造轮子，偷懒直接用大佬的脚本生成的光照图，感谢大佬。

在运行完脚本后，我们获得了这样一张混合光照图：

接下来我们要做的就是在我们的项目中使用上这张混合光照图。

具体实现

#if _Face 
    //用一个toggle来控制是否进行SDF的光照控制
	float4 left_FaceTex = tex2D(_FaceTex,i.uv);
	float2 right_uv = float2(1-i.uv.x,i.uv.y);//光照左右方向各来一遍，还得是水平对称
	float4 right_FaceTex = tex2D(_FaceTex,right_uv);
                
	float2 Left = normalize(mul(unity_ObjectToWorld, float3(1, 0, 0)).xz);	//世界空间角色正左侧方向向量
	float2 Front = normalize(mul(unity_ObjectToWorld, float3(0, 0, 1)).xz);	//世界空间角色正前方向向量
	float2 light_Dir = normalize(worldLightDir.xz); 
	float angel = 1- clamp(0,1,dot(Front,light_Dir)*0.5 +0.5);
	float tex_direct = dot(light_Dir,Left) > 0 ? right_FaceTex.r : left_FaceTex.r;

	float isShadow = step(tex_direct,angel);
	float bias = smoothstep(0,_LerpMax , abs(angel - tex_direct));

	if(angel > 0.99 || isShadow ==1){
       	diffcol = lerp(diffcol, diffcol *_SpecularColor.rgb, bias);
	}
#endif