UnityShader之遮挡透明

Posted 2020-10-01

　　好久没写博客了，最近在学shader，不得不说，shader真的非常美妙，我沉迷其中无法自拔= =

　　之前做过一个遮挡透明的功能，当物体遮挡住主角时，该物体会变成半透明显示出主角。这次同样是遮挡透明的功能，不过，变透明的刚刚相反，是主角变成半透明，更严谨的说是主角被遮挡的那一部分变成半透明。

　　先放出结果图：

 

　　当被遮挡时，遮挡部分透明处理，那么需要涉及渲染深度的知识。引擎是如何判断哪个物体在前面哪个物体在后面呢？

　　深度：每个像素有自己的深度值，离摄像机近的深度小，远的深度大

　　深度缓冲区：存储每个像素的深度

　　颜色缓冲区：存储每个像素的颜色

　　过程：首先比较像素的深度与深度缓冲区同一位置的深度，如果前者小于后者，则未通过深度测试；否则，通过深度测试，将前者写入后者，将该像素的颜色写入到颜色缓冲区。将颜色缓冲区像素颜色显示到屏幕上。

　　通过这个过程即可把深度小的像素剔除掉，将深度大的显示到屏幕上，从而实现物体的前后顺序。

 

　　UnityShader提供了ZWrite 和 ZTest对应深度写入和深度测试。

　　调整ZWrite可以控制是否将深度写入到深度缓冲区，当然，前提是深度测试通过，如果没通过测试，那么肯定是无法写入的

 

　　调整ZTest可以定义上述中前者与后者的比较关系，默认为LEqual即小于等于时通过测试

 

 　　那么可以得到一种实现思路，用两个PASS：

　　第一个PASS：ZTest 为 Greater，ZWrite 为 Off，当该像素被遮挡即深度大于深度缓冲区对应位置深度时执行该PASS，那么就可以在该PASS中实现被遮挡像素的效果。

　　第二个PASS：ZTest为LEqual，ZWrite 为 On，这个PASS与上述PASS是互斥的，在这个PASS中实现未被遮挡像素的效果。

　　设置ZWrite 是为了防止两个PASS都执行，如果第一个PASS的ZWrite为On，某一像素未被遮挡时，执行第一个PASS，将像素深度写入深度缓冲区，然后轮到第二个PASS进行深度测试时也会通过，因为小于等于嘛。

　　

　　被遮挡像素透明实现用了边缘光使得更炫酷。边缘光公式大概如下：

　　fixed   rim=1-saturate(dot(worldNormalDir,worldViewDir));

　　fixed3 finalCol=_RimColor.xyz*pow(rim,_RimPower)*_RimIntensity  

　　通过第一个式子可以得到一个参数rim，顶点法线方向与视角方向契合度越高则rim越小，否则rim越大，即越靠近边缘rim越大

　　第二个式子中pow是为了提高边缘光硬度

 

　　代码：

  1 // Upgrade NOTE: replaced ‘_Object2World‘ with ‘unity_ObjectToWorld‘
  2 
  3 Shader "MyShader/Rim/RimShader" {
  4     Properties{
  5         _RimColor("Rim Color",Color)=(1.0,1.0,1.0,1.0)//边缘光颜色
  6         _RimPower("Rim Power",Range(0.1,10))=3.0//Pow参数
  7         _RimIntensity("Rim Intensity",Range(0,100))=10//边缘光强度
  8 
  9         _MainTex("Base (RGB)",2D)="white"{}
 10     }
 11     SubShader{
 12         //当所有不透明物体渲染后开始渲染此物体
 13         Tags{"Queue"="Geometry+50" "RenderType"="Opaque"}
 14 
 15         Pass{
 16             Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha
 17             Cull Off
 18             ZWrite Off
 19             ZTest Greater
 20 
 21             CGPROGRAM
 22             #pragma vertex vert
 23             #pragma fragment frag
 24             #include "UnityCG.cginc"
 25 
 26                 fixed4 _RimColor;
 27                 float _RimPower;
 28                 float _RimIntensity;
 29 
 30                 struct a2v{
 31                     float4 vertex:POSITION;
 32                     float3 normal:NORMAL;
 33                 };
 34 
 35                 struct v2f{
 36                     float4 pos:SV_POSITION;
 37                     float4 worldPos:TEXCOORD0;
 38                     float3 worldNormal:TEXCOORD1;
 39                 };
 40 
 41                 v2f vert(a2v v){
 42                     v2f o;
 43                     o.pos=mul(UNITY_MATRIX_MVP,v.vertex);
 44                     o.worldPos=mul(unity_ObjectToWorld,v.vertex);
 45                     o.worldNormal=UnityObjectToWorldNormal(v.normal);
 46                     return o;
 47                 }
 48 
 49                 fixed4 frag(v2f i):SV_TARGET{
 50                     fixed3 worldNormalDir=normalize(i.worldNormal);
 51                     fixed3 worldViewDir=normalize(UnityWorldSpaceViewDir(i.worldPos));
 52                     fixed rim=1-saturate(dot(worldNormalDir,worldViewDir));
 53 
 54                     fixed3 col=_RimColor.xyz*pow(rim,_RimPower)*_RimIntensity;
 55                     return fixed4(col,0.3);
 56                 }
 57             ENDCG
 58         }
 59 
 60         Pass{
 61             Tags{"LightMode"="ForwardBase"}
 62             ZWrite On
 63             ZTest LEqual
 64             CGPROGRAM
 65             #pragma vertex vert
 66             #pragma fragment frag
 67             #include "UnityCG.cginc"
 68             #include "Lighting.cginc"
 69             #include "AutoLight.cginc"
 70 
 71                 sampler2D _MainTex;
 72                 float4 _MainTex_ST;
 73 
 74 
 75                 struct a2v{
 76                     float4 vertex:POSITION;
 77                     float2 texcoord:TEXCOORD0;
 78                 };
 79 
 80                 struct v2f{
 81                     float4 pos:SV_POSITION;
 82                     float2 uv:TEXCOORD0;
 83                 };
 84 
 85                 v2f vert(a2v v){
 86                     v2f o;
 87                     o.pos=mul(UNITY_MATRIX_MVP,v.vertex);
 88                     o.uv=v.texcoord*_MainTex_ST.xy+_MainTex_ST.zw;
 89                     return o;
 90                 }
 91 
 92                 fixed4 frag(v2f i):SV_TARGET{
 93                     fixed3 col=tex2D(_MainTex,i.uv).rgb;
 94 
 95                     return fixed4(col,1);
 96                 }
 97 
 98             ENDCG
 99         }
100 
101 
102     }
103     FallBack "Diffuse"
104 }

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