Shader "Glass Refraction" {
  Properties {
    _MainTex ("Main Tex", 2D) = "white" {}
    _BumpMap ("Normal Map", 2D) = "bump" {}
    _Cubemap ("Environment Cubemap", Cube) = "_Skybox" {}
    _Distortion ("Distortion", Range(0, 100)) = 10
    _RefractAmount ("Refract Amount", Range(0.0, 1.0)) = 1.0
  }
  SubShader {
    // 1.隊列設置成透明的可以保證渲染該物體的時候，其他所有不透明的物體都已經被渲染到屏幕上了
    //  這樣GrabPass保存屏幕圖像的時候才能完整
    // 2.渲染類型設置為不透明是為了使用著色器替換的時候，物體可以在被需要時正確的渲染
    Tags { "Queue"="Transparent" "RenderType"="Opaque" }

    // 抓取屏幕圖像并保存到紋理 _RefractionTex 中
    GrabPass { "_RefractionTex" }

    Pass {   
      CGPROGRAM

      #pragma vertex vert
      #pragma fragment frag

      #include "UnityCG.cginc"

      sampler2D _MainTex;
      float4 _MainTex_ST;
      sampler2D _BumpMap;
      float4 _BumpMap_ST;
      samplerCUBE _Cubemap;
      float _Distortion;
      fixed _RefractAmount;
      sampler2D _RefractionTex;
      // 可以得到系統保存的紋素的尺寸大小 1/256,1/512
      // 對屏幕圖像坐標采樣進行偏移的時候需要使用該變量
      float4 _RefractionTex_TexelSize;

      struct a2v {
        float4 vertex : POSITION;
        float3 normal : NORMAL;
        float4 tangent : TANGENT; 
        float2 texcoord: TEXCOORD0;
      };

      struct v2f {
        float4 pos : SV_POSITION;
        float4 scrPos : TEXCOORD0;
        float4 uv : TEXCOORD1;
        float4 TtoW0 : TEXCOORD2; 
        float4 TtoW1 : TEXCOORD3; 
        float4 TtoW2 : TEXCOORD4; 
      };

      v2f vert (a2v v) {
        v2f o;
        o.pos = mul(UNITY_MATRIX_MVP, v.vertex);

        // 得到對應被抓取的屏幕圖像的采樣坐標
        o.scrPos = ComputeGrabScreenPos(o.pos);

        // 原圖和法線貼圖公用同一套UV坐標，進行紋理偏移縮放設置
        o.uv.xy = TRANSFORM_TEX(v.texcoord, _MainTex);
        o.uv.zw = TRANSFORM_TEX(v.texcoord, _BumpMap);

        // 世界方向
        float3 worldPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex).xyz; 

        // 法線世界方向
        fixed3 worldNormal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal); 

        // 切線世界方向
        fixed3 worldTangent = UnityObjectToWorldDir(v.tangent.xyz); 

        // 世界副切線方向
        fixed3 worldBinormal = cross(worldNormal, worldTangent) * v.tangent.w;

        // 定義：切線空間到世界空間的變換矩陣
        // 所有的TBN都從切線空間轉換到了世界空間
        o.TtoW0 = float4(worldTangent.x, worldBinormal.x, worldNormal.x, worldPos.x); 
        o.TtoW1 = float4(worldTangent.y, worldBinormal.y, worldNormal.y, worldPos.y); 
        o.TtoW2 = float4(worldTangent.z, worldBinormal.z, worldNormal.z, worldPos.z); 

        return o;
      }

      fixed4 frag (v2f i) : SV_Target {    
        // 世界空間
        float3 worldPos = float3(i.TtoW0.w, i.TtoW1.w, i.TtoW2.w);

        // 世界空間下的觀察方向
        fixed3 worldViewDir = normalize(UnityWorldSpaceViewDir(worldPos));

        // 對法線貼圖進行采樣，并使用UnpackNormal解壓*2-1，但實際上法線貼圖在切線空間下
        // 所以需要將bump從切線空間轉換到世界空間
        fixed3 bump = UnpackNormal(tex2D(_BumpMap, i.uv.zw)); 

        // 對采樣坐標進行偏移
        float2 offset = bump.xy * _Distortion * _RefractionTex_TexelSize.xy;
        i.scrPos.xy = offset * i.scrPos.z + i.scrPos.xy;

        // 對屏幕紋理進行采樣
        fixed3 refrCol = tex2D(_RefractionTex, i.scrPos.xy/i.scrPos.w).rgb;

        // 將bump從切線空間轉換到世界空間
        // TtoW0的xyz：T的X，B的X，N的X
        // 用點積得到一個常量
        bump = normalize(half3(dot(i.TtoW0.xyz, bump), dot(i.TtoW1.xyz, bump), dot(i.TtoW2.xyz, bump)));

        // 用法線貼圖求反射方向
        fixed3 reflDir = reflect(-worldViewDir, bump);

        // 主紋理采樣
        fixed4 texColor = tex2D(_MainTex, i.uv.xy);

        // 對_Cubemap進行紋理采樣，使用反射方向
        fixed3 reflCol = texCUBE(_Cubemap, reflDir).rgb * texColor.rgb;

        // 反射顏色+折射顏色
        fixed3 finalColor = reflCol * (1 - _RefractAmount) + refrCol * _RefractAmount;

        return fixed4(finalColor, 1);
      }

      ENDCG
    }
  }

  FallBack "Diffuse"
}