C#使用Shader實(shí)現(xiàn)夜幕降臨倒計(jì)時(shí)的效果
最近火爆全球的PC游戲Battlerite(戰(zhàn)爭儀式)在倒計(jì)時(shí)的會(huì)生成一種類似夜幕降臨的效果,會(huì)以戰(zhàn)場(chǎng)中心為圓心,某個(gè)長度為半徑的范圍外是暗的,而這個(gè)半徑會(huì)逐漸縮小,而圓之外的陰暗部分是附著地形的,本文就嘗試使用屏幕后處理的手段來實(shí)現(xiàn)這種效果。
(暫時(shí)缺少Battlerite的截圖,稍后會(huì)補(bǔ)上)
首先看效果圖:
注:本文參考了Tasharen Fog of War插件
創(chuàng)建一個(gè)C#腳本,命名為NightFall.cs,為NightFall類創(chuàng)建一些公共變量(nightColor,center和radius),另外還需要一個(gè)NightFall.shader。
首先,我們要確定這個(gè)效果是在場(chǎng)景渲染之后還未送到屏幕顯示之前的實(shí)現(xiàn)的,所以,NightFall腳本是要掛載到主Camera上的(添加特性[RequireComponent(typeof(Camera))]),并要實(shí)現(xiàn)OnRenderImage方法。
其次,在OnRenderImage方法里,我們最終需要調(diào)用Graphics.Blit方法,而這個(gè)方法的第三個(gè)參數(shù)是Material類型,所以我們需要在代碼里創(chuàng)建一個(gè)臨時(shí)材質(zhì),這個(gè)材質(zhì)使用了NightFall.shader。
再次,我們需要在Shader里面將屏幕坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為世界坐標(biāo),來計(jì)算與世界中心的坐標(biāo),所以我們需要MVP的逆矩陣(參考Shader山下(十六)坐標(biāo)空間與轉(zhuǎn)換矩陣)。
最后,為了附著地形,我們需要在Shader計(jì)算深度,也就是坐標(biāo)點(diǎn)與攝像機(jī)的相對(duì)距離,所以需要攝像機(jī)的位置。
C#的代碼:
using UnityEngine;
[RequireComponent(typeof(Camera))] public class NightFall : MonoBehaviour { public Shader shader; public Color nightColor = new Color(0.05f, 0.05f, 0.05f, 0.5f); public Vector3 center = Vector3.zero; public float radius = 10; Camera mCam; Matrix4x4 mInverseMVP; Material mMat; /// The camera we're working with needs depth. void OnEnable () { mCam = GetComponent<Camera>(); mCam.depthTextureMode = DepthTextureMode.Depth; if (shader == null) shader = Shader.Find("Image Effects/NightFall"); } /// Destroy the material when disabled. void OnDisable () { if (mMat) DestroyImmediate(mMat); } /// Automatically disable the effect if the shaders don't support it. void Start () { if (!SystemInfo.supportsImageEffects || !shader || !shader.isSupported) { enabled = false; } } // Called by camera to apply image effect void OnRenderImage (RenderTexture source, RenderTexture destination) { print (nightColor); print (destination); // Calculate the inverse modelview-projection matrix to convert screen coordinates to world coordinates mInverseMVP = (mCam.projectionMatrix * mCam.worldToCameraMatrix).inverse; if (mMat == null) { mMat = new Material(shader); mMat.hideFlags = HideFlags.HideAndDontSave; } Vector4 camPos = mCam.transform.position; // This accounts for Anti-aliasing on Windows flipping the depth UV coordinates. // Despite the official documentation, the following approach simply doesn't work: // http://docs.unity3d.com/Documentation/Components/SL-PlatformDifferences.html if (QualitySettings.antiAliasing > 0) { RuntimePlatform pl = Application.platform; if (pl == RuntimePlatform.WindowsEditor || pl == RuntimePlatform.WindowsPlayer || pl == RuntimePlatform.WindowsWebPlayer) { camPos.w = 1f; } } mMat.SetVector("_CamPos", camPos); mMat.SetMatrix("_InverseMVP", mInverseMVP); mMat.SetColor("_NightColor", nightColor); mMat.SetVector ("_Center", center); mMat.SetFloat ("_Radius", radius); Graphics.Blit(source, destination, mMat); } }
Shader代碼:
Shader "Image Effects/NightFall" { Properties { _NightColor ("Night Color", Color) = (0.05, 0.05, 0.05, 0.05) _Center ("Center", Vector) = (0,0,0,0) _Radius ("Radius", float) = 10 } SubShader { Pass { ZTest Always Cull Off ZWrite Off Fog { Mode off } Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha CGPROGRAM #pragma vertex vert_img #pragma fragment frag vertex:vert #pragma fragmentoption ARB_precision_hint_fastest #include "UnityCG.cginc" sampler2D _CameraDepthTexture; uniform float4x4 _InverseMVP; uniform float4 _CamPos; uniform half4 _NightColor; uniform half4 _Center; uniform half _Radius; struct Input { float4 position : POSITION; float2 uv : TEXCOORD0; }; void vert (inout appdata_full v, out Input o) { o.position = mul(UNITY_MATRIX_MVP, v.vertex); o.uv = v.texcoord.xy; } float3 CamToWorld (in float2 uv, in float depth) { float4 pos = float4(uv.x, uv.y, depth, 1.0); pos.xyz = pos.xyz * 2.0 - 1.0; pos = mul(_InverseMVP, pos); return pos.xyz / pos.w; } fixed4 frag (Input i) : COLOR { #if SHADER_API_D3D9 || SHADER_API_D3D11 float2 depthUV = i.uv; depthUV.y = lerp(depthUV.y, 1.0 - depthUV.y, _CamPos.w); float depth = UNITY_SAMPLE_DEPTH(tex2D(_CameraDepthTexture, depthUV)); float3 pos = CamToWorld(depthUV, depth); #else float depth = UNITY_SAMPLE_DEPTH(tex2D(_CameraDepthTexture, i.uv)); float3 pos = CamToWorld(i.uv, depth); #endif // Limit to sea level if (pos.y < 0.0) { // This is a simplified version of the ray-plane intersection formula: t = -( N.O + d ) / ( N.D ) float3 dir = normalize(pos - _CamPos.xyz); pos = _CamPos.xyz - dir * (_CamPos.y / dir.y); } half4 col; float dis = length(pos.xz - _Center.xz); if (dis < _Radius) { col = fixed4(0,0,0,0); } else { col = _NightColor; } return col; } ENDCG } } Fallback off }
需要說明的幾個(gè)點(diǎn):
1、因?yàn)槠脚_(tái)差異性,為了兼容Direct3D,所以在C#和shader里通過CamPos(_CamPos)的w分量來調(diào)整uv坐標(biāo)。
2、這里雖然沒有聲明_MainTex,但是_MainTex實(shí)際上就是即將成像的屏幕圖像,所以這里的i.uv也就是指屏幕圖像的紋理坐標(biāo)。
3、_CameraDepthTexture是攝像機(jī)的深度紋理,通過UNITY_SAMPLE_DEPTH方法獲取深度。
4、CamToWorld里面,先是根據(jù)uv坐標(biāo)和深度depth創(chuàng)建了一個(gè)float4的坐標(biāo)值pos,然后對(duì)pos乘2減1是將這個(gè)坐標(biāo)范圍從[0,1]轉(zhuǎn)換到了[-1,1],對(duì)應(yīng)世界坐標(biāo)。然后使用傳入的MVP逆矩陣_InverseMVP乘以這個(gè)坐標(biāo)值,就得到了屏幕點(diǎn)的世界坐標(biāo)。最后將pos的xyz分量除以w分量,這里w分量表示因?yàn)檫h(yuǎn)近而產(chǎn)生的縮放值。
5、在計(jì)算過世界坐標(biāo)之后,對(duì)于y小于0的坐標(biāo)要做一下處理,將效果限制在海平面(sea level)之上,使用射線平面相交方程(ray-plane intersection formula)的簡化版本來處理。
6、最后根據(jù)距離返回色彩值。
如果要實(shí)現(xiàn)夜幕降臨倒計(jì)時(shí)的效果,只需要在控制腳本(C#)中獲取Camera上的NightFall組件,根據(jù)時(shí)間修改radius變量即可。
以上所述是小編給大家介紹的C#使用Shader實(shí)現(xiàn)夜幕降臨倒計(jì)時(shí)的效果,希望對(duì)大家有所幫助,如果大家有任何疑問請(qǐng)給我留言,小編會(huì)及時(shí)回復(fù)大家的。在此也非常感謝大家對(duì)腳本之家網(wǎng)站的支持!
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