【Unityシェーダ入門】シェーダを使って世界に雪を降らせよう

季節はどんどん夏に向かっていっていますが・・・今回はシェーダを使ってUnityで雪を降らせる方法を紹介したいと思います。

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雪を積もらせるアルゴリズム

深さのある雪を積もらせる場合は色々と計算が大変ですが、表面に薄っすらと積もらせるだけであれば、テクスチャの色を変えるだけでそれっぽく見せることができます。

こんな、新緑（？）の風景が・・・

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こうなります！

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ただ、テクスチャの色を変えると言っても、テクスチャを真っ白にするだけでは画面一面真っ白になってしまうだけです。

屋根の裏側や葉っぱの裏側には雪を積もらせないようにするには、オブジェクトの法線と雪が降ってくるベクトル（大体上向き）の内積を取ります。

この内積の値が1に近ければば面が上を向いていると判断してテクスチャの色を白色にします。そうでない部分は面が横や下方向を向いているので、オリジナルのテクスチャ色を使用します。

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雪のシェーダプログラム

まずは雪用のシェーダファイルと、それに対応するマテリアルを作ります。プロジェクトビューで右クリックし、「Create」→「Shader」→「Standard Surface Shader」を選択、「Snow」という名前で保存します。作成したSnowシェーダを選択した状態で、右クリック→「Create」→「Material」でシェーダに対応するマテリアル（Custom_Snow）を作ります。

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作成したマテリアルは3Dモデルにアタッチして、テクスチャを設定しておきましょう。作成する雪のシェーダプログラムは次のようになります。

Shader "Custom/Snow" {
    Properties {
        _Color ("Color", Color) = (1,1,1,1)
        _MainTex ("Albedo (RGB)", 2D) = "white" {}
        _Glossiness ("Smoothness", Range(0,1)) = 0.5
        _Metallic ("Metallic", Range(0,1)) = 0.0
        _Snow("Snow", Range(0,2))= 0.0
    }
    SubShader {
        Tags { }
        LOD 200
        
        CGPROGRAM
        #pragma surface surf Standard fullforwardshadows 
        #pragma target 3.0
        sampler2D _MainTex;

        struct Input {
            float2 uv_MainTex;
            float3 worldNormal;
        };

        half _Glossiness;
        half _Metallic;
        fixed4 _Color;
        half _Snow;
    
        void surf (Input IN, inout SurfaceOutputStandard o) {
            float d = dot(IN.worldNormal, fixed3(0, 1, 0));
            fixed4 c = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex) * _Color;
            fixed4 white = fixed4(1,1,1,1);
            c = lerp(c, white, d*_Snow);

            o.Albedo = c.rgb;
            o.Metallic = _Metallic;
            o.Smoothness = _Glossiness;
            o.Alpha = 1;
            }
        ENDCG
    }
    FallBack "Diffuse"
}