[Unity]URPで影を受け取るShaderLabを作る際に困ったこと備忘録

最初に

この記事は覚えたことを備忘録としてまとめてるメモ的な物です

題材

UnityのURPでShaderLabを書いたときシャドウマップの受け取り方が分かりにくかったのでまとめます。

参考サイト

本題

色を返すUnlitコード

Shader "Unlit/Plane"
{
    Properties
    {
        _MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
    }
    SubShader
    {
        Tags
        {
            "RenderType" = "Opaque"
            "RenderPipeline" = "UniversalPipeline"          
        }

        Pass
        {

            HLSLPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag
            #include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Core.hlsl"
            
            struct appdata
            {
                float4 vertex : POSITION;
                float2 uv : TEXCOORD0;
            };

            struct v2f
            {
                float4 positionCS               : SV_POSITION;
                float3 positionWS               : TEXCOORD0;                
                float2 uv : TEXCOORD1;
            };

            sampler2D _MainTex;

            CBUFFER_START(UnityPerMaterial)
            float4 _MainTex_ST;
            CBUFFER_END

            v2f vert(appdata input) // 頂点シェーダ
            {
                v2f output= (v2f)0;                
                output.positionWS.xyz = input.vertex;
                output.positionCS =  TransformObjectToHClip(input.vertex);
                output.uv=input.uv*_MainTex_ST.zw;
                return output; 
            }
            

            half4 frag(v2f input) : SV_Target // フラグメントシェーダ
            {
                float4 color = tex2D(_MainTex, input.uv);
                return color; // 色を返す
            }
            ENDHLSL
        }
    }
}

これをPlaneに張り付けると

当然影はつかない

色を返すUnlitコード

Shader "Unlit/Plane"
{
    Properties
    {
        _MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
        _ShadowPower("影の強さ", Range(0, 1)) = 0.8
    }

    SubShader
    {
        Tags
        {
            "RenderType" = "Opaque"
            "RenderPipeline" = "UniversalPipeline"          
        }

        Pass
        {
            HLSLPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag

            #pragma multi_compile _ _MAIN_LIGHT_SHADOWS_CASCADE

            #include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Core.hlsl"
            #include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Lighting.hlsl"

            
            struct appdata
            {
                float4 vertex : POSITION;
                float3 normal : NORMAL;
                float2 uv : TEXCOORD0;
                float4 shadowCoord : TEXCOORD1;
            };

            struct v2f
            {
                float4 positionCS               : SV_POSITION;
                float3 positionWS               : TEXCOORD0;
                
                float2 uv : TEXCOORD1;
                // シャドウ座標を追加
                float4 shadowCoord  : TEXCOORD2;

            };

            sampler2D _MainTex;

            CBUFFER_START(UnityPerMaterial)         

            float4 _MainTex_ST;
            float _ShadowPower;
            CBUFFER_END

            v2f vert(appdata input) // 頂点シェーダ
            {
                v2f output= (v2f)0;                
                output.positionWS.xyz = input.vertex;
                output.positionCS =  TransformObjectToHClip(input.vertex);
                output.uv=input.uv*_MainTex_ST.zw;
                return output; 
            }

            Light GetMainLightShadowMap(float4 shadowCoord)
            {
                // メインライトの情報を取得
                Light light = GetMainLight();

                /// RealTimeShadowの計算 ///
                // メインライトのシャドウパラメータを取得
                half4 shadowParams = GetMainLightShadowParams();
                // シャドウの強度を取得
                half shadowStrength = shadowParams.x;
                // シャドウサンプリングデータを取得
                ShadowSamplingData shadowSamplingData = GetMainLightShadowSamplingData();

                half attenuation;
                // シャドウマップテクスチャからシャドウの減衰を計算
                attenuation = SAMPLE_TEXTURE2D_SHADOW(_MainLightShadowmapTexture, sampler_MainLightShadowmapTexture, shadowCoord.xyz);
                // フィルタリングされたシャドウマップからシャドウの減衰を計算
                attenuation = SampleShadowmapFiltered(TEXTURE2D_SHADOW_ARGS(_MainLightShadowmapTexture, sampler_MainLightShadowmapTexture), shadowCoord, shadowSamplingData);
                // シャドウの強度に応じて減衰を補間
                attenuation = LerpWhiteTo(attenuation, shadowStrength);

                // シャドウが遠すぎる場合は減衰を1.0に、そうでない場合は計算した減衰を使用
                half shadowAttenuation = BEYOND_SHADOW_FAR(shadowCoord) ? 1.0 : attenuation;                ///

                // ライトのシャドウ減衰を設定
                light.shadowAttenuation = shadowAttenuation;

                // 計算したライト情報を返す
                return light;
            }     

            half4 frag(v2f input) : SV_Target // フラグメントシェーダ
            {
                float4 color = tex2D(_MainTex, input.uv);

                // ワールド座標をシャドウ座標に変換
                half4 shadowCoord = TransformWorldToShadowCoord(input.positionWS);
                                
                // メインライトとそのシャドウを取得
                Light mainLight = GetMainLightShadowMap(shadowCoord);
                
                // シャドウの色を計算。シャドウの強度に応じて色を補間
                half3 shadowColor =  lerp(float4(1-_ShadowPower.xxx,1), float4(1,1,1,1),  mainLight.shadowAttenuation);                
                
                // 最終的な色にシャドウの色を乗算
                color.rgb *= shadowColor;                

                return color; // 色を返す
            }
            ENDHLSL
        }
    }
}

影がつきました

まとめ
一旦うまくいったと思っても#pragma multi_compile _ _MAIN_LIGHT_SHADOWS_CASCADEがついていなくてうまく表示されなかったりして大変でした。もっと理解度高めたい