Shader 学习工具篇 可视化公式工具ZGrapher

    你们好，我是怒风,本篇介绍公式可视化公式工具ZGrapher，尝试经过可视化的方式分析一下Shader中应用的公式，以求帮助初学者快速理解Shader编程中的一些经常使用公式

本篇的目的两个，

第一，介绍可视化公式工具ZGrapher,

第二，探讨下在学习中的交流和分享的重要性.

物体边缘外发光的特效，是Shader学习入门的一个很好的例子，下面咱们经过来ZGrapher来帮咱们很好理解这个特效的原理，

half rim = 1.0 - saturate(dot (normalize(IN.viewDir), o.Normal));  

o.Emission= _RimColor.rgb * pow (rim, _RimWidth);

简化成公式就是  pow（1-max（0，dot（viewDir，normal）），_RimPower）*RimScale

这个公式，最基础的原理就是向量的点积，咱们知道两个归一化向量的点积等于夹角的余玄值。而余弦值在0到90°范围内，又与角度的大小成反比，下面咱们来看一下如何分析这个公式

A、忘记了Cos函数是什么的同窗能够复习一下，其中0-90度 角度越大值越小，成反比

 

视线所看到的物体边缘是“视线与顶点法向量的夹角越大越趋于边缘”，因为咱们的余弦值向量之间夹角反比，其实很难理解。

（该图来自https://blog.csdn.net/puppet_master/article/details/53548134 puppet_master）

为了使咱们更容易理解,咱们但愿获得 值与夹角成正比关系，为此咱们经过1-cos来实现。咱们在公式里看看是否是成了正比

为了使咱们的边缘过渡更加明显,咱们对rim系数作指数变换使得曲线值更加陡峭

 

最后，咱们在乘以一个倍数。使咱们的边缘更加明显，这样咱们就完成了边缘外发光的效果的分析

经过这个例子咱们经过公式编辑器来可视化 分析 Shader中的数学公式，帮助咱们理解其中正真的原理是什么

至此咱们经过 工具帮咱们分析了这个外发光的公式，可是咱们真正掌握和理解了吗？

爱因斯坦说过一句话 “若是你不能用最简单的语言来描述，那你就是没有真正领悟”

    话虽这么说可是从理解到不理解，探索本质是一个不断求索的过程，没有人可以一步到位找到捷径，除非说你是天才。好比说关于向量点积的应用，把咱们刚才所说的重点归一化向量夹角的余玄值，把这种数学语言落实到咱们的程序开发中，变成一种通俗易懂的语言，又是什么呢？其实就是比较两个单位向量的类似度，也就是两个向量的夹角越小，价值越大，经过这一句“两个向量的类似度”，替代了之前咱们须要两个数学概念的语义。这样咱们就很容易理解，物体外发光效果，原理是由于视线与顶点法向量的类似度越小，越小视线所看到的物体的越是边缘，一样的道理是视线与顶点法向量的类似度越大，说明该顶点，越处于咱们眼睛的正前方，也就是正对着咱们的顶点。那么若是咱们想要作物体的积雪效果，那么积雪的顶点的法向量必定是与下雪方向的向量的类似度越高。

      那么为何咱们刚开始学习这个点积的时候，没有找到关于归一化向量的类似度的概念呢？缘由在于咱们的交流和分享还不够，好比遇到了一个问题，若是你们可以积极的讨论分享，评论留言，也许问题会有更好答案和解决的方法，仅此而已。