【Unity3D】卷轴特效

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1 原理


当一个圆在地面上沿直线匀速滚动时，圆上固定点的运动轨迹称为旋轮线（或摆线、圆滚线）。本文实现的卷轴特效使用了旋轮线相关理论。

以下是卷轴特效原理及公式推导，将屏幕坐标 (x) 映射到纹理坐标 (u)。

注意：屏幕坐标 x 值域为 [0, ScreenWidth]，这里已归一化到 [0, 1]。

本文代码资源见→Unity3D Shader卷轴滚动特效。
2 代码实现


RollEffect.cs
using UnityEngine; [RequireComponent(typeof(Camera))]  // 屏幕后处理特效一般都需要绑定在像机上public class RollEffect : MonoBehaviour {    public float radius = 0.05f; // 圆半径    public float rollSpeed = 0.8f; // 圆滚动角速度    private Texture rollTex; // 滚动轴纹理    private Texture backTex; // 底部背景纹理    private float rollTime = 0; // 滚动时间    private float maxRollTime; // 最长滚动时间    private float rollDirection = 1; // 滚动方向(1: 向右, -1: 向左)    private Material rollMaterial; // 滚动特效材质    private bool enableRoll = false; // 滚动特效开关     private void Awake() {        rollMaterial = new Material(Shader.Find("Custom/Curl/Roll"));        rollMaterial.hideFlags = HideFlags.DontSave;        rollTex = Resources.Load<Texture>("RollTex");        backTex = Resources.Load<Texture>("BackTex");    }     private void Update() {        if (Input.GetMouseButton(0)) {            rollTime = 0;            maxRollTime = 1 / rollSpeed / radius;            enableRoll = true;        }    }     private void OnRenderImage (RenderTexture source, RenderTexture destination) {        if (enableRoll) {            rollMaterial.SetTexture("_RollTex", rollTex);            rollMaterial.SetTexture("_BackTex", backTex);            rollMaterial.SetFloat("_theta", rollSpeed);            rollMaterial.SetFloat("_r", radius);            rollMaterial.SetFloat("_t", rollTime);            IncreaseTime();            Graphics.Blit (source, destination, rollMaterial);        }  else {            Graphics.Blit (source, destination);        }    }     private void IncreaseTime() { // 时间自增        rollTime += rollDirection * Time.deltaTime;        if (rollTime > maxRollTime) {            rollTime = maxRollTime;            rollDirection = -rollDirection; // 反向卷轴        } else if (rollTime < 0) {            rollTime = 0;            rollDirection = -rollDirection;        }    }}
说明： RollEffect 脚本组件需要挂在相机上。

Roll.shader
Shader "Custom/Curl/Roll" // 小凸镜变换{    Properties     {        _MainTex ("mainTex", 2D) = "white" {}        _RollTex ("rollTex", 2D) = "white" {}        _BackTex ("backTex", 2D) = "white" {}    }     SubShader     {        Pass        {            ZTest Always            Cull Off            ZWrite Off            Fog { Mode off }             CGPROGRAM             #pragma vertex vert_img // UnityCG.cginc中定义了vert_img方法, 对vertex和texcoord进行了处理, 输出v2f_img中的pos和uv            #pragma fragment frag            #pragma fragmentoption ARB_precision_hint_fastest             #include "UnityCG.cginc"             sampler2D _MainTex;            sampler2D _RollTex; // 滚动轴纹理            sampler2D _BackTex; // 底部背景纹理            float _theta; // 圆滚动角速度            float _r; // 圆半径            float _t; // 滚动时间            float4 roll(float rho, float v)            { // 滚动变换, 将屏幕坐标映射到纹理坐标                float trt = _theta * _r * _t;                if (rho < trt - _r)                {                    return tex2D(_BackTex, float2(rho, v));                }                else if (rho < trt)                {                    float a = trt - rho;                    float phi = acos(a / _r);                    float u = trt - (UNITY_HALF_PI + phi) * _r;                    if (u > 0)                    {                        return tex2D(_RollTex, float2(u, v)) * pow(sin(phi), 2);                    }                    u = trt - (UNITY_HALF_PI - phi) * _r;                    return tex2D(_MainTex, float2(u, v)); // 刚开始卷动时会触发                }                else if (rho < trt + _r)                {                    float a = rho - trt;                    float phi = acos(a / _r);                    float u = trt - (3 * UNITY_HALF_PI - phi) * _r;                    if (u > 0)                    {                        return tex2D(_RollTex, float2(u, v)) * pow(sin(phi), 2);                    }                    return tex2D(_MainTex, float2(rho, v)); // 刚开始卷动时会触发                }                else                {                    return tex2D(_MainTex, float2(rho, v));                }            }             fixed4 frag(v2f_img i) : SV_Target // uv坐标的计算不能在顶点着色器中进行, 因为屏后处理的顶点只有屏幕的4个角顶点            {                return roll(i.pos.x / _ScreenParams.x, i.uv.y);            }             ENDCG        }    }     Fallback off}3 运行效果

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