如何为溶解效果编写 sceneKit 着色器修改器

Posted 2023-02-15

【中文标题】如何为溶解效果编写 sceneKit 着色器修改器

【英文标题】：How to write a sceneKit shader modifier for a dissolve in effect

【发布时间】：2019-06-30 21:47:41

【问题描述】：

我想为 Scenekit 游戏构建溶解效果。我一直在研究着色器修改器，因为它们似乎是最轻的并且在复制这种效果方面没有任何运气：

是否可以使用着色器修改器来创建这种效果？ 你将如何实施一个？

【参考方案1】：

您可以使用片段着色器修改器获得非常接近预期效果。基本做法如下：

噪声纹理样本 如果噪声样本低于某个阈值（我称之为“揭示”），则将其丢弃，使其完全透明 否则，如果片段靠近边缘，请将其颜色替换为您喜欢的边缘颜色（或渐变） 应用绽放使边缘发光

这是执行此操作的着色器修改器代码：

#pragma arguments

float revealage;
texture2d<float, access::sample> noiseTexture;

#pragma transparent
#pragma body

const float edgeWidth = 0.02;
const float edgeBrightness = 2;
const float3 innerColor = float3(0.4, 0.8, 1);
const float3 outerColor = float3(0, 0.5, 1);
const float noiseScale = 3;

constexpr sampler noiseSampler(filter::linear, address::repeat);
float2 noiseCoords = noiseScale * _surface.ambientTexcoord;
float noiseValue = noiseTexture.sample(noiseSampler, noiseCoords).r;

if (noiseValue > revealage) 
    discard_fragment();


float edgeDist = revealage - noiseValue;
if (edgeDist < edgeWidth) 
    float t = edgeDist / edgeWidth;
    float3 edgeColor = edgeBrightness * mix(outerColor, innerColor, t);
    _output.color.rgb = edgeColor;

请注意，revealage 参数作为材质参数公开，因为您可能希望对其进行动画处理。还有其他内部常数，例如边缘宽度和噪声比例，可以微调以获得所需的内容效果。

不同的噪波纹理会产生不同的溶解效果，因此您也可以尝试一下。我刚刚使用了这个多倍频程值噪声图像：

将图像加载为UIImage 或NSImage，并将其设置为暴露为noiseTexture 的材质属性：

material.setValue(SCNMaterialProperty(contents: noiseImage), forKey: "noiseTexture")

您需要添加光晕作为后期处理，以获得发光的电子线效果。在 SceneKit 中，这就像启用 HDR 管道并设置一些参数一样简单：

let camera = SCNCamera()
camera.wantsHDR = true
camera.bloomThreshold = 0.8
camera.bloomIntensity = 2
camera.bloomBlurRadius = 16.0
camera.wantsExposureAdaptation = false

所有数字参数都可能需要根据您的内容进行调整。

为了保持整洁，我更喜欢将着色器修改器保存在它们自己的文本文件中（我将我的命名为“dissolve.fragment.txt”）。以下是如何加载一些修改器代码并将其附加到材质上。

let modifierURL = Bundle.main.url(forResource: "dissolve.fragment", withExtension: "txt")!
let modifierString = try! String(contentsOf: modifierURL)
material.shaderModifiers = [
    SCNShaderModifierEntryPoint.fragment : modifierString
]

最后，为了动画效果，您可以使用 CABasicAnimation 包裹 SCNAnimation：

let revealAnimation = CABasicAnimation(keyPath: "revealage")
revealAnimation.timingFunction = CAMediaTimingFunction(name: .linear)
revealAnimation.duration = 2.5
revealAnimation.fromValue = 0.0
revealAnimation.toValue = 1.0
let scnRevealAnimation = SCNAnimation(caAnimation: revealAnimation)
material.addAnimation(scnRevealAnimation, forKey: "Reveal")

【讨论】：

沃伦这太棒了。对正在发生的事情的高级概述以及详细的实现确实非常有帮助。当您将其分解并使用带有 SCNAnimation 的 CABasicAnimation 时，这很有意义。

感谢您的出色回答。我认为上面的动画代码缺少一行。确保添加revealAnimation.autoreverses = true。它将自动反转动画，您的动画将像上面一样工作。

是的，为了创建上图，我使用了具有无限重复计数/重复持续时间的自动反转动画。两者都不是演示效果所必需的，所以我在代码中省略了它们。

首先......这太棒了！说真的……不仅效果非常好，而且答案也非常出色！投票赞成！问题虽然......你如何检测边缘？我是否理解“你接近隐藏和揭示之间的门槛，所以这是一个边缘？”

当我尝试这段代码时，即使着色器代码有这个revealage参数，它也找不到revealage keyPath。可能是什么问题呢？我这样设置平面材质。 let material = SCNMaterial() material.setValue(SCNMaterialProperty(contents: noiseImage), forKey: "noiseTexture") plane.materials = [material] 得到这个错误：[SceneKit] Error: _C3DModelPathResolverRegistryResolvePathWithClassName unknown path (revealage)