Unity Shader之遮挡透明效果

发表于2018-08-23

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实现遮挡透明效果：

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，

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。

那么执行的时候，如果对象没有被墙壁挡住时，先执行的pass输出xray效果，后执行的pass输出了贴图颜色，最终xray被替换成正常贴图颜色。而如果对象被墙壁遮挡时，第一个pass不将它的深度值写入【深度缓存】，此时Ztest参数为Greater ，显然当前pass的深度值（"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

来自：https://blog.csdn.net/u011047171/article/details/46562969

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标签：

渲染角色 Unity Queue JavaScript 半透明

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