ShaderLab学习小结（十六）泡泡

Posted 2020-10-23

一个球体，不论从哪去看，都是中心透明，向边上越来越不透，最后纯白，大概就像个泡泡一样
效果如下图：

先看shader代码：

Shader "Custom/PaoPao" {
    //1.
    Properties{
        _MainColor("Main",color)=(1,1,1,1)
        _Scale("Scale",range(1,8))=1
    }
    SubShader {
        Tags{"queue"="Transparent"}   //2.
        pass{
            blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha    //3.
            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag
            #include "unitycg.cginc"
            #include "lighting.cginc"
            fixed4 _MainColor;
            float _Scale;
            struct v2f{
                float4 pos:POSITION;
                float3 normal:NORMAL;
                float3 wpos:TEXCOORD0;
            };
            v2f vert(appdata_base v)
            {
                v2f o;
                o.pos=mul(UNITY_MATRIX_MVP,v.vertex);
                o.normal=v.normal;
                o.wpos=mul(unity_ObjectToWorld,v.vertex).xyz;   //4.
                return o;
            }
            fixed4 frag(v2f IN):COLOR
            {
                float3 N = UnityObjectToWorldNormal(IN.normal);
                float3 V = normalize(UnityWorldSpaceViewDir(IN.wpos));    //5.
                float bright = pow(1-saturate(dot(N,V)),_Scale);      //6.
                fixed4 col=_MainColor;
                col.a*=bright;    //7.
                return col;
            }
            ENDCG
        }
    }
}

按照代码中的注释

1

定义一个主颜色和一个系数

    //1.
    Properties{
        _MainColor("Main",color)=(1,1,1,1)
        _Scale("Scale",range(1,8))=1
    }

2、3

很明显，物体是半透明的，所以

Tags{"queue"="Transparent"}   //2.

blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha    //3.

不用多解释

4

求个世界坐标

    o.wpos=mul(unity_ObjectToWorld,v.vertex).xyz;   //4.

5

计算世界空间中的视向量V

float3 V = normalize(UnityWorldSpaceViewDir(IN.wpos));    //5.

6、7

获取透明度alpha的系数，本例中是1乘这个系数，可以认为这个就是alpha

float bright = pow(1-saturate(dot(N,V)),_Scale);      //6.

col.a*=bright;    //7.

泡泡的形成主要就看这一句了
据我的理解（未必准确）
我们的视线是重直屏幕的，视向量方向垂直屏幕向外
再看球体
球体的法线方向是垂直球体表面向外的，那么不论我们从哪个角度去看一个球体，它中心的法线是垂直屏幕向外的
即和我们的视向量平行，且方向一至
根据向量点积的定义，两个向量点积等于两个向量长度相乘再乘上两个向量的夹角余弦
既然两个向量方向一样，夹角余弦得1，而两个向量都是单位向量，所以结果就是夹角余弦。
我们要让中心的透明度为0，所以就得1-saturate(dot(N,V))，然后pow函数求得0的_Scale次方还是0
最后乘以主颜色的alpha值，还是为0，最终得到的颜色是全透明的
同样，球体边缘的法向量平行于屏幕，也就是和视向量垂直，那么两个的点积得0，被1减得1
1的_Scale次方还是1，最后边缘的alpha值就是1，也就是不透明

这样就形成了这个泡泡，而且不论从什么方向看都一样

当然，如果想让这个泡泡接收平行光和环境光的影响，也可以
代码：

Shader "Custom/PaoPao" {
    Properties{
        _MainColor("Main",color)=(1,1,1,1)
        _Scale("Scale",range(1,8))=1
    }
    SubShader {
        Tags{"queue"="Transparent"}
        pass{
            tags{"lightmode"="forwardbase"}      //1.
            blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha
            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag
            #include "unitycg.cginc"
            #include "lighting.cginc"
            fixed4 _MainColor;
            float _Scale;
            struct v2f{
                float4 pos:POSITION;
                float3 normal:NORMAL;
                float3 wpos:TEXCOORD0;
            };
            v2f vert(appdata_base v)
            {
                v2f o;
                o.pos=mul(UNITY_MATRIX_MVP,v.vertex);
                o.normal=v.normal;
                o.wpos=mul(unity_ObjectToWorld,v.vertex).xyz;
                return o;
            }
            fixed4 frag(v2f IN):COLOR
            {
                float3 N = UnityObjectToWorldNormal(IN.normal);
                float3 V = normalize(UnityWorldSpaceViewDir(IN.wpos));
                float bright = pow(1-saturate(dot(N,V)),_Scale);
                fixed4 col=_MainColor;
                float3 L = normalize(UnityWorldSpaceLightDir(IN.wpos));//2.
                col*=_LightColor0*saturate(dot(N,L));    //3.
                col+=UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT; //4。
                col.a*=bright;   //5.
                return col;
            }
            ENDCG
        }
    }
}

1

光照模式forwardbase

2

世界坐标系光向量

3

平行光照

4

加上环境光

5

乘上alpha系数
效果如下图：

我们转动平行光

我们拖动材质的_Scale