一、基本概念
在Unity中通常使用两种方法来实现透明效果 透明度测试(无法达到真正的半透明效果) 透明度混合(关闭了深度写入)
透明度测试
基本原理:设置一个阈值,只要片元的透明度小于阈值,就会被舍弃(不会进行任何处理,也不会对颜色缓冲造成影响);否则,就会按照普通的不透明物体来处理(进行深度测试、深度写入等) 效果极端,要么透明,要么完全不透明
透明度混合
基本原理:使用当前片元的透明度作为混合因子,与已经存储在颜色缓冲中的颜色值进行混合,得到新的颜色 需要关闭深度写入,但没有关闭深度测试——深度缓冲是只读的 为什么关闭深度写入 :如果开启,半透明物体在不透明物体前面时,半透明物体会挡住不透明物体,实现不了半透明效果 可以实现半透明效果
二、渲染顺序
对于半透明物体和不透明物体 ,因为关闭了深度写入,所以应该在不透明物体渲染完后再渲染半透明物体 对于两个半透明物体,应该先渲染远处的,再渲染近处的 (不准确)
1.渲染引擎的方法
先渲染所有不透明物体,并开启他们的深度测试和深度写入 把半透明物体按他们的距离摄像机的远近进行排序,再按照从后往前的顺序渲染,开启深度测试,关闭深度写入
2.Unity的渲染顺序
使用SubShader的 Queue 标签来决定我们的模型将归于哪个渲染队列,使用整数索引来表示每个渲染队列,号小的越早被渲染 如果想要通过透明度测试来实现效果,代码:
SubShader{ Tags{ "Queue" = "AlphaTest" } Pass{ .. . } }
SubShader{ Tags{ "Queue" = "Transparent" } Pass{ ZWrite Off .. . } }
三、透明度测试
基本原理:设置一个阈值,只要片元的透明度小于阈值,就会被舍弃(不会进行任何处理,也不会对颜色缓冲造成影响);否则,就会按照普通的不透明物体来处理(进行深度测试、深度写入等) 通常会在片元着色器 中使用 clip函数 进行透明度测试 如果给定参数的任何一个分量是负数,则会舍弃当前像素的输出颜色
Shader "Custom/Chapter8-AlphaTest"
{ Properties{ _Color ( "Main Tint" , Color) = ( 1, 1, 1, 1) _MainTex ( "Main Tex" , 2D ) = "white" { } _Cutoff ( "Alpha Cutoff" , Range ( 0 , 1 ) ) = 0.5 } SubShader{ Tags { "Queue" = "AlphaTest" "IgnoreProjector" = "True" "RenderType" = "TransparentCutoff" } Pass{ Tags{ "LightMode" = "ForwardBase" } CGPROGRAM#pragma vertex vert #pragma fragment frag #include "Lighting.cginc" fixed4 _Color; sampler2D _MainTex; float4 _MainTex_ST; fixed _Cutoff; struct a2v { float4 vertex : POSITION; float3 normal : NORMAL; float4 texcoord : TEXCOORD0; } ; struct v2f { float4 pos : SV_POSITION; float3 worldNormal : TEXCOORD0; float3 worldPos : TEXCOORD1; float2 uv : TEXCOORD2; } ; v2f vert ( a2v v) { v2f o; o. pos = UnityObjectToClipPos ( v. vertex) ; o. worldNormal = UnityObjectToWorldNormal ( v. normal) ; o. worldPos = mul ( unity_ObjectToWorld, v. vertex) . xyz; o. uv = TRANSFORM_TEX ( v. texcoord, _MainTex) ; return o; } fixed4 frag ( v2f i) : SV_Target { fixed3 worldNormal = normalize ( i. worldNormal) ; fixed3 worldLightDir = normalize ( UnityWorldSpaceLightDir ( i. worldPos) ) ; fixed4 texColor = tex2D ( _MainTex, i. uv) ; clip ( texColor. a - _Cutoff) ; fixed3 albedo = texColor. rgb * _Color. rgb; fixed3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT. xyz * albedo; fixed3 diffuse = _LightColor0. rgb * albedo * max ( 0 , dot ( worldNormal, worldLightDir) ) ; return fixed4 ( ambient + diffuse, 1.0 ) ; } ENDCG} } FallBack "Transparent/Cutout/VertexLit"
}
_Cutoff (“Alpha Cutoff”, Range(0,1)) = 0.5 用于决定我们调用clip进行透明度测试时使用的判决条件 clip(texColor.a - _Cutoff); 做透明度测试,判断texColor.a - _Cutoff是否为负数,负数的纹理颜色为全透明
四、透明度混合
基本原理:使用当前片元的透明度作为混合因子,与已经存储在颜色缓冲中的颜色值进行混合,得到新的颜色 需要使用Unity提供的混合命令 Blend 本节中使用的是Blend SrcFactor DstFactor来进行混合,将源颜色混合因子SrcFactor设为SrcAlpha,目标颜色混合因子设为OneMinusSrcAlpha 即混合后的新颜色为 D s t C o l o r n e w DstColor_{new} Ds tC o l o r n e w = SrcAlpha × SrcColor + (1-SrcAlpha) × D s t C o l o r o l d DstColor_{old} Ds tC o l o r o l d ZWrite Off 关闭深度写入
Shader "Custom/Chapter8-AlphaBlend"
{ Properties{ _Color ( "Main Tint" , Color) = ( 1, 1, 1, 1) _MainTex ( "Main Tex" , 2D ) = "white" { } _AlphaScale ( "Alpha Scale" , Range ( 0 , 1 ) ) = 1 } SubShader{ Tags { "Queue" = "Transparent" "IgnoreProjector" = "True" "RenderType" = "Transparent" } Pass{ Tags { "LightMode" = "ForwardBase" } ZWrite OffBlend SrcAlpha OneMinusSrcAlphaCGPROGRAM#pragma vertex vert #pragma fragment frag #include "Lighting.cginc" fixed4 _Color; sampler2D _MainTex; float4 _MainTex_ST; fixed _AlphaScale; struct a2v { float4 vertex : POSITION; float3 normal : NORMAL; float4 texcoord : TEXCOORD0; } ; struct v2f { float4 pos : SV_POSITION; float3 worldNormal : TEXCOORD0; float3 worldPos : TEXCOORD1; float2 uv : TEXCOORD2; } ; v2f vert ( a2v v) { v2f o; o. pos = UnityObjectToClipPos ( v. vertex) ; o. worldNormal = UnityObjectToWorldNormal ( v. normal) ; o. worldPos = mul ( unity_ObjectToWorld, v. vertex) . xyz; o. uv = TRANSFORM_TEX ( v. texcoord, _MainTex) ; return o; } fixed4 frag ( v2f i) : SV_Target { fixed3 worldNormal = normalize ( i. worldNormal) ; fixed3 worldLightDir = normalize ( UnityWorldSpaceLightDir ( i. worldPos) ) ; fixed4 texColor = tex2D ( _MainTex, i. uv) ; fixed3 albedo = texColor. rgb * _Color. rgb; fixed3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT. xyz * albedo; fixed3 diffuse = _LightColor0. rgb * albedo * max ( 0 , dot ( worldNormal, worldLightDir) ) ; return fixed4 ( ambient + diffuse, texColor. a * _AlphaScale) ; } ENDCG} } FallBack "Transparent/VertexLit"
}
五、开启深度写入的半透明效果
对于复杂网格的半透明处理,避免错误排序 方法:使用 两个Pass 来渲染模型 第一个开启深度写入,但不输出颜色,仅仅为了把该模型的深度值写入深度缓存中 第二个Pass 进行正常的透明度混合,根据第一个Pass,可以进行像素级别的深度排序 缺点是 多个Pass会造成性能的影响
Shader "Custom/Chapter8-AlphaBlend"
{ Properties{ _Color ( "Main Tint" , Color) = ( 1, 1, 1, 1) _MainTex ( "Main Tex" , 2D ) = "white" { } _AlphaScale ( "Alpha Scale" , Range ( 0 , 1 ) ) = 1 } SubShader{ Tags { "Queue" = "Transparent" "IgnoreProjector" = "True" "RenderType" = "Transparent" } Pass{ ZWrite On ColorMask 0 } Pass{ Tags { "LightMode" = "ForwardBase" } ZWrite OffBlend SrcAlpha OneMinusSrcAlphaCGPROGRAM#pragma vertex vert #pragma fragment frag #include "Lighting.cginc" fixed4 _Color; sampler2D _MainTex; float4 _MainTex_ST; fixed _AlphaScale; struct a2v { float4 vertex : POSITION; float3 normal : NORMAL; float4 texcoord : TEXCOORD0; } ; struct v2f { float4 pos : SV_POSITION; float3 worldNormal : TEXCOORD0; float3 worldPos : TEXCOORD1; float2 uv : TEXCOORD2; } ; v2f vert ( a2v v) { v2f o; o. pos = UnityObjectToClipPos ( v. vertex) ; o. worldNormal = UnityObjectToWorldNormal ( v. normal) ; o. worldPos = mul ( unity_ObjectToWorld, v. vertex) . xyz; o. uv = TRANSFORM_TEX ( v. texcoord, _MainTex) ; return o; } fixed4 frag ( v2f i) : SV_Target { fixed3 worldNormal = normalize ( i. worldNormal) ; fixed3 worldLightDir = normalize ( UnityWorldSpaceLightDir ( i. worldPos) ) ; fixed4 texColor = tex2D ( _MainTex, i. uv) ; fixed3 albedo = texColor. rgb * _Color. rgb; fixed3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT. xyz * albedo; fixed3 diffuse = _LightColor0. rgb * albedo * max ( 0 , dot ( worldNormal, worldLightDir) ) ; return fixed4 ( ambient + diffuse, texColor. a * _AlphaScale) ; } ENDCG} } FallBack "Transparent/VertexLit"
}
Pass{ ZWrite On ColorMask 0 }
ZWrite On 打开深度写入,ColorMask 0 意味着Pass不写入任何颜色通道,不会输出任何颜色
六、ShaderLab的混合命令
混合与两个操作数有关:源颜色(SourceColor)和目标颜色(DestinationColor) 源颜色指片元着色器产生的颜色 S 目标颜色指从颜色缓冲中读取到的颜色值 D 混合后的颜色 O 包含了 RGBA四个颜色通道
1.混合等式和参数
将S和D进行混合的等式——混合等式,需要两个,一个用于混合RGB,一个用于混合A 设置混合状态时,即设置等式中的 “操作” 和 “因子” 一共有两个等式(分别用于混合RGB和A) 一个等式里有两个因子(一个与S相乘,一个与D相乘)
第一个命令中只有两个因子——RGB和A通道用相同的两个因子 混合因子可以是哪些值呢?
2.混合操作
可以使用 BlendOp BlendOperation命令 当使用Min和Max操作时,混合因子不起作用的
3.常见的混合类型(效果)
七、双面渲染的透明效果
观察到其内部结构 可以使用Cull指令来控制需要剔除哪个面的渲染图元 Back:背对相机的渲染图元不会被渲染 Front:朝向相机的渲染图元不会被渲染 Off:关闭剔除功能
Cull Back | Front | Off
1.透明度测试的双面渲染
在Pass中使用 Cull Off 来关闭剔除功能即可 只在 AlphaTest.shader 里Pass中加一句 Cull Off
2.透明度混合的双面渲染
因为关闭了深度写入,如果直接加 Cull Off 的话会造成前后面混乱 所以,写了两个Pass (与AlphaBlend.shader一样) 只在Pass中,第一个Pass只渲染背面 ,添加了Cull Front;第二个只渲染正面 添加了Cull Back SubShader是会按照顺序执行Pass