Unity中正确使用Lerp

Posted 2023-05-16

参考技术A 本文转自 blueraja
Unity官方示例中关于Lerp()函数的使用并非匀速插值，原因是Lerp()的from参数是在不断更新的，若想实现匀速插值效果，应按照类似下述方法。

最后附上Lerp()的内部实现：

ShaderLab学习小结用插值函数lerp渐变颜色

运行环境：
Win10 x64
Unity 5.5.4
在场景中创建一个cube，使它的颜色产生简单的两种颜色过渡的渐变效果，如下图：

先说一下CG语言中的lerp函数
lerp(a, b, w);

a与b为同类形，即都是float或者float2之类的，那lerp函数返回的结果也是与ab同类型的值。
w是比重，在0到1之间
当w为0时返回a，为1时返回b，在01之间时，以比重w将ab进行线性插值计算。

功能很简单，实现也很简单。
Shader代码：

Shader "Custom/TestRedYellow" {
    Properties{
        _MainColor("MainColor", color) = (0,1,0,1)           //第一种颜色：绿
        _SecondColor("SecondColor", color) = (1,0,0,1) //第二种颜色：红
        _Center("Center", range(-0.51,0.51)) = 0              //中心点y坐标值
        _R("R", range(0,1)) = 0.2                                         //产生渐变的范围值
    }
    SubShader {
        pass {
            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag
            #include "unitycg.cginc"
            fixed4 _MainColor;
            fixed4 _SecondColor;
            float _Center;
            float _R;
            struct v2f {
                float4 pos:POSITION;
                float y : TEXCOORD0;
            };
            v2f vert(appdata_base v)
            {
                v2f o;
                o.pos = mul(UNITY_MATRIX_MVP, v.vertex);
                o.y = v.vertex.y;
                return o;
            }
            fixed4 frag(v2f IN):COLOR
            {
                float y = IN.y;
                float s = y -( _Center - _R/2);
                float f = saturate(s / _R);
                fixed4 col = lerp(_MainColor, _SecondColor, f);
                return col;
            }
            ENDCG
        }
    }
}

对y值的判断和颜色的插值要写在片断程序中才能产生图上的渐变效果，写在顶点程序中是不行的，因为只有八个角八个顶点，非红即绿，不会有颜色渐变。
但是要在顶点程序中获取物体坐标系下的y坐标，所以结构体中定义了y，且在顶点程序中赋值：

o.y = v.vertex.y;

再在片断程序中获取：

float y =IN.y;

以_R为范围，其实是在中心点_Center两端从-R/2到R/2这个范围中
这个颜色渐变的范围的起点应该是：(_Center-R/2)。

float s = y -( _Center - _R/2);

（注意：Center-R/2为颜色渐变的范围的起点y坐标，或者说是范围的下端点坐标，范围长度是_R。
这个起点可以根据需要自己调整，也可以就是_Center，或者别的值。）
代码中插值函数的比重 f为：

float f = saturate(s / _R);

当s<0时，即y坐标在_Center以下，且距_Center大于_R/2的距离，f=0，则返回的颜色为_MainColor，即我们定义的绿。
当s>_R时，即y坐标在_Center以上，且距_Center大于_R/2的距离，f=1，则返回的颜色为_SecondColor，即我们定义的红。

这样，最终结果为，以cube的y坐标_Center为中心，以长度为_R的(_Center-_R/2, _Center+_R/2)为范围，对_MainColor和_SecondColor进行渐变处理。小于此范围的显示_MainColor，大于此范围的显示_SecondColor。

Unity的Inspector面板中的材质：
我们将中心点_Center设置为0，即cube中心，渐变范围_R设置为1

这样就能实现cube从下至上整体的从绿到红的颜色渐变了（看起来效果比较明显）

将_R调节至0，即渐变范围为0，不渐变

绿到红没有任何过度，有明确的分界线