Shader 學習工具篇 可視化公式工具ZGrapher

    你們好，我是怒風,本篇介紹公式可視化公式工具ZGrapher，嘗試經過可視化的方式分析一下Shader中應用的公式，以求幫助初學者快速理解Shader編程中的一些經常使用公式

本篇的目的兩個，

第一，介紹可視化公式工具ZGrapher,

第二，探討下在學習中的交流和分享的重要性.

物體邊緣外發光的特效，是Shader學習入門的一個很好的例子，下面咱們經過來ZGrapher來幫咱們很好理解這個特效的原理，

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

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

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

這個公式，最基礎的原理就是向量的點積，咱們知道兩個歸一化向量的點積等於夾角的餘玄值。而餘弦值在0到90°範圍內，又與角度的大小成反比，下面咱們來看一下如何分析這個公式

A、忘記了Cos函數是什麼的同窗能夠複習一下，其中0-90度 角度越大值越小，成反比

 

視線所看到的物體邊緣是「視線與頂點法向量的夾角越大越趨於邊緣」，因爲咱們的餘弦值向量之間夾角反比，其實很難理解。

（該圖來自https://blog.csdn.net/puppet_master/article/details/53548134 puppet_master）

爲了使咱們更容易理解,咱們但願獲得 值與夾角成正比關係，爲此咱們經過1-cos來實現。咱們在公式裏看看是否是成了正比

爲了使咱們的邊緣過渡更加明顯,咱們對rim係數作指數變換使得曲線值更加陡峭

 

最後，咱們在乘以一個倍數。使咱們的邊緣更加明顯，這樣咱們就完成了邊緣外發光的效果的分析

經過這個例子咱們經過公式編輯器來可視化 分析 Shader中的數學公式，幫助咱們理解其中正真的原理是什麼

至此咱們經過 工具幫咱們分析了這個外發光的公式，可是咱們真正掌握和理解了嗎？

愛因斯坦說過一句話 「若是你不能用最簡單的語言來描述，那你就是沒有真正領悟」

    話雖這麼說可是從理解到不理解，探索本質是一個不斷求索的過程，沒有人可以一步到位找到捷徑，除非說你是天才。好比說關於向量點積的應用，把咱們剛纔所說的重點歸一化向量夾角的餘玄值，把這種數學語言落實到咱們的程序開發中，變成一種通俗易懂的語言，又是什麼呢？其實就是比較兩個單位向量的類似度，也就是兩個向量的夾角越小，價值越大，經過這一句「兩個向量的類似度」，替代了之前咱們須要兩個數學概念的語義。這樣咱們就很容易理解，物體外發光效果，原理是由於視線與頂點法向量的類似度越小，越小視線所看到的物體的越是邊緣，一樣的道理是視線與頂點法向量的類似度越大，說明該頂點，越處於咱們眼睛的正前方，也就是正對着咱們的頂點。那麼若是咱們想要作物體的積雪效果，那麼積雪的頂點的法向量必定是與下雪方向的向量的類似度越高。

      那麼爲何咱們剛開始學習這個點積的時候，沒有找到關於歸一化向量的類似度的概念呢？緣由在於咱們的交流和分享還不夠，好比遇到了一個問題，若是你們可以積極的討論分享，評論留言，也許問題會有更好答案和解決的方法，僅此而已。