遮挡透明材质
在3D游戏中,经常会出现控制的角色被房子或者墙壁之类的挡住,一些游戏会把挡住角色的物体透明化显示(这个应该需要脚本配合shader实现,因此不在本文讨论范围),如藏地传奇;而一些游戏会做一些特殊效果把角色被挡住的部分显示出来,如火炬之光这样(如下图),下面就用shader实现这一效果:
shader实现原理:
分析上图的效果,角色被前面墙体挡住的部分显示的类似xray效果(代码就直接从前面拿了,哈哈),没被挡住的部分显示贴图的正常效果,因此可以知道这个shader需要两个pass来实现。其中一个pass正常显示贴图,另外一个pass实现xray效果。当然不止这么简单,要实现上图的效果还需要Ztest,Zwrite,以及渲染队列等知识。
准备知识:
Rendering Order渲染队列
渲染队列,从字面的意思理解就是渲染的顺序,即对象渲染谁先谁后,如图你画画的时候,如果画画的时候每一笔的顺序一样,如果第一笔画红色,后面一笔画黑色,最终黑色会把红色覆盖掉。Unity里面我们可以通过SubShader Tags中的Queue Tag控制,unity提供了一些内置的渲染队列:
渲染队列 | 渲染队列描述 | 渲染队列值 |
Background | 这个队列被最先渲染。它被用于skyboxes等。 | 1000 |
Geometry | 这是默认的渲染队列。它被用于绝大多数对象。不透明几何体使用该队列。 | 2000 |
AlphaTest | 通道检查的几何体使用该队列。它和Geometry队列不同,对于在所有立体物体绘制后渲染的通道检查的对象,它更有效。 | 2450 |
Transparent | 该渲染队列在Geometry和AlphaTest队列后被渲染。任何通道混合的(也就是说,那些不写入深度缓存的Shaders)对象使用该队列,例如玻璃和粒子效果。 | 3000 |
Overlay | 该渲染队列是为覆盖物效果服务的。任何最后被渲染的对象使用该队列,例如镜头光晕。 | 4000 |
在关闭深度测的情况下,可以看出处于background队列的物体会最先被渲染,如果没有深度测试,他将现实画面的最后面,如果前面geometry队列的物体,就会优先显示geometry的物体,我想一般都会有这个问题:如果属于同一个渲染队列该怎么决定谁先谁后呢,所以unity还有其他的方式决定物体能根据实际深度正常显示,如深度测试。可以这么说,渲染队列相当于把物体进行了大致的排序,如果需要精确的话,还需要其他的操作。
Depth Testing深度测试
Depth Testing:深度测试,也叫深度缓冲。用来确定物体的遮挡关系。只有最靠近观察者的物体会被绘制。深度即Z,该值越小表示离观察者越近,该值越大表示离观察者越远。
Shader里默认有如下代码
ZWrite On
ZTest LEqual
意思即使Shader里没有写任何关于Depth Testing的代码,Shader也会执行深度测试。
ZWrite:是否此物体的像素深度会被记录(默认记录),
ZWrite On 深度记录(默认On),此对象的深度会根据实际情况进行记录。
ZWrite Off 不记录此深度,通常用于半透明物体,
ZTest Less | Greater | LEqual | GEqual | Equal | NotEqual | Always
默认是 LEqual。 即当深度小于或者等于 深度最小值时,渲染物体,即渲染最近的物体。
根据上面的知识我们可以整理个思路,在unity默认情况下物体深度缓存都是打开的,除了半透明物体外,大部分物体都会根据实际情况渲染,显示正确的遮挡关系,即离观察者越近的物体会挡住离观察较远的物体。因此要实现本文的效果,使的被挡住的部分现实出来,我们需要关闭深度缓存(不是关闭ztest),自己控制渲染队列来使被遮挡物体的部分显示到遮挡物的前面来,具体就是在shader中,首先将subshader Tag改成如下形式:
Tags { "Queue" = "Geometry+500" "RenderType"="Opaque" }
这样物体将在不透明物体(墙壁)之后渲染,同时定义两个pass,一个输出xray效果,一个输出贴图颜色,将第一个pass设置成Zwitre off,关闭深度缓存,并将Ztest 参数设置成Greater,第二个pass使用默认设置 即Zwrite on , Ztest LEqual。
"Geometry+500")是大于墙壁深度值的,所以最终显示了当前pass的颜色,第二个pass是默认设置,并写入了【深度缓存】,深度值是小于墙壁深度值的,根据ztest LEqual第二个pass的贴图颜色被剔除,最终的颜色就会根据blend公式,显示第一个pass和墙壁颜色的混合结果:
Blend SrcAlpha One
最终颜色=xray效果RGB*xray效果Alpha+墙壁RGB*1
对于这个效果可以总结出个简单的代码模式:
Shader "…………"
{
Properties
{
……………………
}
SubShader
{
LOD 300
//更改渲染队列,调整绘制顺序,使物体绘制到其他物体之前
Tags { "Queue" = "Geometry+500" "RenderType"="Opaque" }
//第一个pass输出xray部分,两个pass的顺序不能改变
Pass
{
Blend SrcAlpha One//设置颜色混合结果
ZWrite off //关闭深度缓存,重写对象的绘制顺序
ztest greater//当深度大于最小值时,渲染对象
…………………………
}
//第二个pass正常输出贴图颜色
pass
{
ZTest LEqual//缺省值,可以不写,当深度小于或者等于深度最小值时,渲染对象,即渲染最近的物体。
…………………………
}
}
VF版本代码01:
Shader "PengLu/OccTransVF"
{
Properties
{
_MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" {}
_RimColor("RimColor",Color) = (0,1,1,1)
_RimPower ("Rim Power", Range(0.1,8.0)) = 1.0
}
SubShader
{
LOD 300
Tags { "Queue" = "Geometry+500" "RenderType"="Opaque" }
Pass
{
Blend SrcAlpha One
ZWrite off
Lighting off
ztest greater
CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
#include "UnityCG.cginc"
float4 _RimColor;
float _RimPower;
struct appdata_t {
float4 vertex : POSITION;
float2 texcoord : TEXCOORD0;
float4 color:COLOR;
float4 normal:NORMAL;
};
struct v2f {
float4 pos : SV_POSITION;
float4 color:COLOR;
} ;
v2f vert (appdata_t v)
{
v2f o;
o.pos = mul(UNITY_MATRIX_MVP,v.vertex);
float3 viewDir = normalize(ObjSpaceViewDir(v.vertex));
float rim = 1 - saturate(dot(viewDir,v.normal ));
o.color = _RimColor*pow(rim,_RimPower);
return o;
}
float4 frag (v2f i) : COLOR
{
return i.color;
}
ENDCG
}
pass
{
ZWrite on
ZTest less
CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
sampler2D _MainTex;
float4 _MainTex_ST;
struct appdata {
float4 vertex : POSITION;
float2 texcoord : TEXCOORD0;
};
struct v2f {
float4 pos : POSITION;
float2 uv : TEXCOORD0;
};
v2f vert (appdata v)
{
v2f o;
o.pos = mul(UNITY_MATRIX_MVP,v.vertex);
o.uv = v.texcoord;
return o;
}
float4 frag (v2f i) : COLOR
{
float4 texCol = tex2D(_MainTex, i.uv);
return texCol;
}
ENDCG
}
}
FallBack "Diffuse"
}
VF版本代码01效果