Unity——Shader学习13——From庄懂（特效篇）：AC、AB ...

stonstad 发表于 2021-12-17 17:26

第十三课（特效篇）

<hr/>本课任务：

[*]特效大纲
[*]AC（AlphaCutout）
[*]AB（AlphaBlend）
[*]AD（Addtive）
[*]混合模式
[*]美术自定义混合面板
<hr/>一、特效大纲

1.特效·透

[*]AlphaCutOut(AC)
[*]AlphaBlend(AB)
[*]Additive(AD)
[*]其他混合效果

2.特效·动

[*]参数动画：面板上的参数做动画，(标量、位置、颜色、向量...)
[*]UV动画：
UV流动：一般拿UV的Offset做流动动画
UV扰动：UV做扰动+映射
序列帧动画：拿UV走序列，如1张图是3x3的九宫格，拿UV去走每一格
[*]顶点动画
顶点位置动画：下面视频中的食物动画就是用顶点位置动画实现的，不是骨骼实现的
顶点颜色动画：通常和粒子相关，粒子颜色、显示、消失等

https://www.zhihu.com/video/1433564662336389120
序列帧动画：

https://www.zhihu.com/video/1433564838043324416
序列帧动画案例：案例来源：v_xchen_v

3.特效·映射

[*]极坐标：可以制作圆形的法阵，做一些极坐标的动画
[*]屏幕坐标UV：(之前讲过)拿屏幕坐标UV采样贴图，配合UV扰动可以做出下面透明扭曲的效果
[*]透明扭曲

https://www.zhihu.com/video/1433565046320885760
<hr/>二、透明剪切·AlphaCutout（AC）（或者AlphaTest）

介绍：只有完全透明和不完全透明2种情况，无中间半透明情况，其本质是舍弃了某些片元
用途：

[*]常用于复杂轮廓，边缘明确的物体表现，如：镂空金属，裙摆边缘，特定风格的头发，树叶等。（像丝袜的网孔，写实的头发，其边缘就表达不能确了）
[*]卡通渲染表现，一般配上抗锯齿后处理+Bloom（辉光）
优点：

[*]无排序问题
缺点：

[*]边缘效果太实
[*]移动端性能较差
[*]有很强的锯齿

AC：右；AB：左

Shader代码

1.Properties声明：
_MainTex: 要带透明度的贴图
_Cutoff: 透明剪切阈值
2.SubShader Tags
Tags {
      &#34;Queue&#34; = &#34;AlphaTest&#34;             //渲染队列2450
      &#34;IgnoreProjector&#34; = &#34;True&#34;       //shader不会受到投影器(Projectors)的影响
      &#34;ForceNoShadowCasting&#34; = &#34;True&#34; //关闭阴影投射
      &#34;RenderType&#34; = &#34;TransparentCutout&#34;//把Shader归入到提前定义的组(这里是TransparentCutout组)
                                          //以指明该Shader使用了透明度测试
                                          //RenderType标签通常被用于着色器替换功能3.用clip函数对采样纹理进行透明度剪切
clip(var_MainTex.a - _Cutoff);//如果clip里面的值小于0，则剔除该片元这里我在Pass里面使用了渲染设置 Cull Off ，关闭背面剔除
具体代码：
Shader &#34;AP1/L13/AlphaCutout&#34; {
Properties{
   _MainTex (&#34;RGB：颜色； A：透贴&#34; , 2D) = &#34;white&#34;{}
   _Cutoff(&#34;Cutoff&#34; , Range(0.0 , 1.0)) = 0.5
}
SubShader{
Tags {
&#34;Queue&#34; = &#34;AlphaTest&#34;             //渲染队列2450
         &#34;IgnoreProjector&#34; = &#34;True&#34;       //shader不会受到投影器(Projectors)的影响
         &#34;ForceNoShadowCasting&#34; = &#34;True&#34; //关闭阴影投射
         &#34;RenderType&#34; = &#34;TransparentCutout&#34;//把Shader归入到提前定义的组(这里是TransparentCutout组)
                                             //以指明该Shader使用了透明度测试
                                             //RenderType标签通常被用于着色器替换功能
}
Pass {
Name &#34;FORWARD&#34;
Tags {
&#34;LightMode&#34; = &#34;ForwardBase&#34;
}

         Cull Off    //关闭背面剔除
CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
#include &#34;UnityCG.cginc&#34;
#pragma multi_compile_fwdbase_fullshadows
#pragma target 3.0

         uniform sampler2D _MainTex; uniform float4 _MainTex_ST;
         uniform fixed    _Cutoff;

struct VertexInput {
float4 vertex : POSITION;
            float2 uv0 : TEXCOORD0;
};
struct VertexOutput {
float4 pos : SV_POSITION;
            float2 uv0 : TEXCOORD0;
};
VertexOutput vert(VertexInput v) {
VertexOutput o = (VertexOutput)0;
               o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
               o.uv0 = v.uv0 * _MainTex_ST.xy + _MainTex_ST.zw;
return o;
}

fixed4 frag(VertexOutput i) : SV_TARGET {

            fixed4 var_MainTex = tex2D(_MainTex , i.uv0);
            clip(var_MainTex.a - _Cutoff); //如果clip里面的值小于0，则剔除该片元

return fixed4(var_MainTex.rgb ,1.0);
}
ENDCG
}
}
FallBack &#34;Diffuse&#34;
}<hr/>三、透明混合·AlphaBlend（AB）

介绍：有半透明效果，将源颜色（该片元颜色）和目标颜色（颜色缓冲区颜色）进行混合
用途：

[*]用于复杂轮廓，无明确边缘的物体表现
[*]半透明物体的表现
[*]一般的特效表现，打底用
优点：

[*]移动端性能较好
[*]边缘效果好，有过渡
缺点：

[*]有排序问题，需要关闭深度写入

AC：右；AB：左

Shader代码

Queue ：控制渲染队列，使Unity能够先渲染不透明物体，再渲染带透明度的物体
Blend ：混合方式，源颜色和目标颜色的混合算法的一部分
（这里是 Blend One OneMinusSrcAlpha，是因为所用贴图的rgb已经预乘过了alpha通道了，如果没有预乘过则应写成 Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha）（具体解释看十五课）
注意：AB涉及到了透明度混合，因此想要渲染双面显示，不能直接简单地写 Cull Off ，应该用2个Pass来分别渲染前后面

具体代码：
Shader &#34;AP1/L13/AlphaBlend&#34; {
Properties{
   _MainTex (&#34;RGB：颜色； A：透贴&#34; , 2D) = &#34;white&#34;{}
}
SubShader{
Tags {
&#34;Queue&#34; = &#34;Transparent&#34;          //渲染队列3000
         &#34;RenderType&#34; = &#34;Transparent&#34;       //把Shader归入到提前定义的组(这里是Transparent组)
                                             //以指明该Shader使用了透明度测试
                                             //RenderType标签通常被用于着色器替换功能
         &#34;IgnoreProjector&#34; = &#34;True&#34;       //shader不会受到投影器(Projectors)的影响
         &#34;ForceNoShadowCasting&#34; = &#34;True&#34;    //关闭阴影投射

}
Pass {
Name &#34;FORWARD&#34;
Tags {
&#34;LightMode&#34; = &#34;ForwardBase&#34;
}
ZWrite Off //关闭深度写入
         Blend One OneMinusSrcAlpha       //修改混合方式

CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
#include &#34;UnityCG.cginc&#34;
#pragma multi_compile_fwdbase_fullshadows
#pragma target 3.0

         uniform sampler2D _MainTex; uniform float4 _MainTex_ST;

struct VertexInput {
float4 vertex : POSITION;
            float2 uv0 : TEXCOORD0;
};
struct VertexOutput {
float4 pos : SV_POSITION;
            float2 uv0 : TEXCOORD0;
};
VertexOutput vert(VertexInput v) {
VertexOutput o = (VertexOutput)0;
               o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
               o.uv0 = v.uv0 * _MainTex_ST.xy + _MainTex_ST.zw;
return o;
}

fixed4 frag(VertexOutput i) : SV_TARGET {

            fixed4 var_MainTex = tex2D(_MainTex , i.uv0);
return fixed4(var_MainTex);          //最终输出
}
ENDCG
}
}
FallBack &#34;Diffuse&#34;
}<hr/>四、透明度叠加·Additive（AD）

用途：

[*]常用于发光体，辉光
[*]一般用于特效提亮
问题：

[*]有排序问题，需要关闭深度写入
[*]叠加多层后容易爆性能(OverDraw)，一个像素会算多次叠加
[*]辉光效果，通常可以用后处理Bloom替代

Shader代码：

只是在AB的基础上修改混合模式为 Blend One One 即可，达到提亮的效果
（注意：这里前面的One 是用了预乘后的贴图，如果没有预乘，则要在Shader里面预乘）
为什么最后输出alpha通道可以设置为1.0：因为AD的混合因子为 One One ，与透明度无关，因此最终输出的RGB不会受到alpha值的影响，你将其设置为0.0也不会有任何改变
具体代码：
Shader &#34;AP1/L13/Addtive&#34; {
Properties{
   _MainTex (&#34;RGB：颜色； A：透贴&#34; , 2D) = &#34;white&#34;{}
}
SubShader{
Tags {
&#34;Queue&#34; = &#34;Transparent&#34;          //渲染队列3000
         &#34;RenderType&#34; = &#34;Transparent&#34;       //把Shader归入到提前定义的组(这里是Transparent组)
                                             //以指明该Shader使用了透明度测试
                                             //RenderType标签通常被用于着色器替换功能
         &#34;IgnoreProjector&#34; = &#34;True&#34;       //shader不会受到投影器(Projectors)的影响
         &#34;ForceNoShadowCasting&#34; = &#34;True&#34;    //关闭阴影投射

}
Pass {
Name &#34;FORWARD&#34;
Tags {
&#34;LightMode&#34; = &#34;ForwardBase&#34;
}
ZWrite Off    //关闭深度写入
         Blend One One       //修改混合方式

CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
#include &#34;UnityCG.cginc&#34;
#pragma multi_compile_fwdbase_fullshadows
#pragma target 3.0

         uniform sampler2D _MainTex; uniform float4 _MainTex_ST;

struct VertexInput {
float4 vertex : POSITION;
            float2 uv0 : TEXCOORD0;
};
struct VertexOutput {
float4 pos : SV_POSITION;
            float2 uv0 : TEXCOORD0;
};
VertexOutput vert(VertexInput v) {
VertexOutput o = (VertexOutput)0;
               o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
               o.uv0 = v.uv0 * _MainTex_ST.xy + _MainTex_ST.zw;
return o;
}

fixed4 frag(VertexOutput i) : SV_TARGET {

            fixed4 var_MainTex = tex2D(_MainTex , i.uv0);
return fixed4(var_MainTex.rgb , 1.0);          //最终输出,因为Blend One One 最终输出RGB与透明度无关，所以alpha可以设置为常数
}
ENDCG
}
}
FallBack &#34;Diffuse&#34;
}

AC、AB、AD对比

五、混合模式

各种混合模式，就是一个个函数，参数是混合因子和运算符，变量是源颜色和目标颜色
（拿PS类比：PS的上图层——源颜色，下图层——目标颜色）
关于混合计算方式可以参考我的另一篇文章：TecrayC：《UnityShader入门精要》学习笔记——第八章——透明效果中的混合命令

<hr/>六、美术自定义混合面板

左边：一般给美术调试效果；右边：进行相应封装(需要C#)

代码实现：

//[枚举Enum(枚举类型)]
_BlendSrc(&#34;混合源乘子&#34; , int) = 0       //_BlendSrc ， int型Enum是枚举的意思，后面小括号内是枚举类型
BlendOp                   //可自定义混合算符
Blend       //可自定义混合模式在定义变量时BlendOp（混合算符）和Blend（混合模式）的参数填写面板参数
具体代码：
Shader &#34;AP1/L13/BlendMode&#34; {
Properties{
   _MainTex (&#34;RGB：颜色； A：透贴&#34; , 2D) = &#34;white&#34;{}

      //[枚举Enum(枚举类型)]
   _BlendSrc(&#34;混合源乘子&#34; , int) = 0       //_BlendSrc ， int型

   _BlendDst(&#34;混合目标乘子&#34; , int) = 0    //_BlendDst

   _BlendOp(&#34;混合算符&#34; , int) = 0          //_BlendOp
}
SubShader{
Tags {
&#34;Queue&#34; = &#34;Transparent&#34;          //渲染队列3000
         &#34;RenderType&#34; = &#34;Transparent&#34;       //把Shader归入到提前定义的组(这里是Transparent组)
                                             //以指明该Shader使用了透明度测试
                                             //RenderType标签通常被用于着色器替换功能
         &#34;IgnoreProjector&#34; = &#34;True&#34;       //shader不会受到投影器(Projectors)的影响
         &#34;ForceNoShadowCasting&#34; = &#34;True&#34;    //关闭阴影投射

}
Pass {
Name &#34;FORWARD&#34;
Tags {
&#34;LightMode&#34; = &#34;ForwardBase&#34;
}
ZWrite Off //关闭深度写入
         BlendOp                   //可自定义混合算符
         Blend       //可自定义混合模式

CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
#include &#34;UnityCG.cginc&#34;
#pragma multi_compile_fwdbase_fullshadows
#pragma target 3.0

         uniform sampler2D _MainTex; uniform float4 _MainTex_ST;

struct VertexInput {
float4 vertex : POSITION;
            float2 uv0 : TEXCOORD0;
};
struct VertexOutput {
float4 pos : SV_POSITION;
            float2 uv0 : TEXCOORD0;
};
VertexOutput vert(VertexInput v) {
VertexOutput o = (VertexOutput)0;
               o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
               o.uv0 = v.uv0 * _MainTex_ST.xy + _MainTex_ST.zw;
return o;
}

fixed4 frag(VertexOutput i) : SV_TARGET {

            fixed4 var_MainTex = tex2D(_MainTex , i.uv0);
return fixed4(var_MainTex);
}
ENDCG
}
}
FallBack &#34;Diffuse&#34;
}

https://www.zhihu.com/video/1433565970187497472
<hr/>第十三课总结：

[*]特效有透明，动画，映射等
[*]AC（AlphaCutout）是直接去掉透明度超过某一阈值的片元
[*]AB（AlphaBlend）和AD（Addtive）都是应用了透明度混合，用到了混合模式
[*]混合模式有很多种，其本质上是一种关于源颜色、目标颜色、源混合因子、目标混合因子的算法，可以自己设定面板参数进行枚举调节

参考资料：

页: [1]

Unity开发者联盟's Archiver

Unity——Shader学习13——From庄懂（特效篇）：AC、AB ...