1 前言
屏幕深度和法线纹理简介中对深度和法线纹理的来源、使用及推导过程进行了讲解，激光雷达特效中讲述了一种重构屏幕像素点世界坐标的方法，本文将沿用激光雷达特效中重构像素点世界坐标的方法，实现平面光罩特效。
假设平面光罩的高度为 shieldHeight，高亮线的宽度为 lineWidth，待检测像素点对应的世界坐标的高度值为 height，则该点的着色分以下三种情况：
- height < shieldHeight - lineWidth：渲染背景颜色，即 tex2D(_MainTex, i.uv)；
- height > shieldHeight + lineWidth：渲染遮罩与背景的混合颜色；
- abs(height - shieldHeight) <= lineWidth：渲染高亮线的颜色。
本文完整资源见→Unity3D平面光罩特效。
2 平面光罩实现
PlaneShield.cs
using UnityEngine;
[RequireComponent(typeof(Camera))] // 需要相机组件
public class PlaneShield : MonoBehaviour {
public Color shieldColor = Color.green; // 平面光罩的颜色
[Range(0.01f, 0.5f)]
public float lineWidth = 0.05f; // 线条宽度(交叉线高光)
[Range(0.01f, 1f)]
public float minAlpha = 0.2f; // 平面光罩的最小alpha值
[Range(0.01f, 5f)]
public float speed = 1f; // 平面光罩的移动速度
[Range(0, 1)]
public float minHeight = 0; // 平面光罩的最小高度
[Range(3, 4)]
public float maxHeight = 4; // 平面光罩的最大高度
private Camera cam; // 相机
private Material material = null; // 材质
private void Awake() {
cam = GetComponent<Camera>();
material = new Material(Shader.Find("MyShader/PlaneShield"));
material.hideFlags = HideFlags.DontSave;
}
private void OnEnable() {
cam.depthTextureMode |= DepthTextureMode.Depth;
}
private void OnRenderImage(RenderTexture src, RenderTexture dest) {
if (material != null) {
Matrix4x4 frustumCorners = GetFrustumCornersRay();
material.SetMatrix("_FrustumCornersRay", frustumCorners);
material.SetColor("_ShieldColor", shieldColor);
material.SetFloat("_LineWidth", lineWidth);
material.SetFloat("_MinAlpha", minAlpha);
material.SetFloat("_Speed", speed);
material.SetFloat("_MinHeight", minHeight);
material.SetFloat("_MaxHeight", maxHeight);
Graphics.Blit(src, dest, material);
} else {
Graphics.Blit(src, dest);
}
}
private Matrix4x4 GetFrustumCornersRay() { // 获取插值射线向量(由相机指向近平面上四个角点的向量除以near后的坐标)
Matrix4x4 frustumCorners = Matrix4x4.identity;
float fov = cam.fieldOfView;
float near = cam.nearClipPlane;
float aspect = cam.aspect;
float halfHeight = near * Mathf.Tan(fov * 0.5f * Mathf.Deg2Rad);
Vector3 toRight = cam.transform.right * halfHeight * aspect; // 指向右方的向量
Vector3 toTop = cam.transform.up * halfHeight; // 指向上方的向量
Vector3 toForward = cam.transform.forward * near; // 指向前方的向量
Vector3 bottomLeft = (toForward - toTop - toRight) / near; // 指向左下角的射线
Vector3 bottomRight = (toForward + toRight - toTop) / near; // 指向右下角的射线
Vector3 topRight = (toForward + toRight + toTop) / near; // 指向右上角的射线
Vector3 topLeft = (toForward + toTop - toRight) / near; // 指向左上角的射线
frustumCorners.SetRow(0, bottomLeft);
frustumCorners.SetRow(1, bottomRight);
frustumCorners.SetRow(2, topRight);
frustumCorners.SetRow(3, topLeft);
return frustumCorners;
}
}PlaneShield.shader
Shader "MyShader/PlaneShield" { // 平面罩特效
Properties{
_MainTex("MainTex", 2D) = "white" {} // 主纹理
_ShieldColor("ShieldColor", Color) = (0, 1, 0, 1) // 平面光罩的颜色
_LineWidth("LineWidth", Float) = 0.05 // 线条宽度(交叉线高光)
_MinAlpha("MinAlpha", Float) = 0.2 // 平面光罩的最小alpha值
_Speed("Speed", Float) = 1 // 平面罩的移动速度
_MinHeight("MinHeight", Float) = 0.1 // 平面光罩的最小高度
_MaxHeight("MaxHeight", Float) = 4 // 平面光罩的最大高度
}
SubShader{
Pass {
// 深度测试始终通过, 关闭深度写入
ZTest Always ZWrite Off
CGPROGRAM
#include "UnityCG.cginc"
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
sampler2D _MainTex; // 主纹理
sampler2D _CameraDepthTexture; // 深度纹理
float4x4 _FrustumCornersRay; // 视锥体四角射线向量(由相机指向近平面上四个角点的向量除以near后的坐标)
float4 _ShieldColor; // 平面光罩的颜色
float _LineWidth; // 线条光宽度(交叉线高光)
float _MinAlpha; //平面光罩的最小alpha值
float _Speed; // 平面光罩的移动速度
float _MinHeight; // 平面光罩的最小高度
float _MaxHeight; // 平面光罩的最大高度
struct v2f {
float4 pos : SV_POSITION; // 裁剪空间顶点坐标
half2 uv : TEXCOORD0; // 纹理uv坐标,
float4 interpolatedRay : TEXCOORD1; // 插值射线向量(由相机指向近平面上点的向量除以near后的坐标)
};
float4 getInterpolatedRay(half2 uv) { // 获取插值射线向量(由相机指向近平面上四个角点的向量除以near后的坐标)
int index = 0;
if (uv.x < 0.5 && uv.y < 0.5) {
index = 0;
} else if (uv.x > 0.5 && uv.y < 0.5) {
index = 1;
} else if (uv.x > 0.5 && uv.y > 0.5) {
index = 2;
} else {
index = 3;
}
return _FrustumCornersRay[index];
}
v2f vert(appdata_img v) {
v2f o;
o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex); // 计算裁剪坐标系中顶点坐标, 等价于: mul(unity_MatrixMVP, v.vertex)
o.uv = v.texcoord;
o.interpolatedRay = getInterpolatedRay(v.texcoord); // 获取插值射线向量(由相机指向近平面上四个角点的向量除以near后的坐标)
return o;
}
fixed4 frag(v2f i) : SV_Target {
float depth = SAMPLE_DEPTH_TEXTURE(_CameraDepthTexture, i.uv); // 非线性的深度, tex2D(_CameraDepthTexture, i.uv).r
float linearDepth = LinearEyeDepth(depth); // 线性的深度
//if (linearDepth > _ProjectionParams.z - 2) {
// return tex2D(_MainTex, i.uv); // 天空不参与平面光罩特效
//}
float3 worldPos = _WorldSpaceCameraPos + linearDepth * i.interpolatedRay.xyz; // 顶点世界坐标
float range = _MaxHeight - _MinHeight; // 高度范围
float shieldHeight = _MinHeight + abs(range - fmod(_Time.y * _Speed, range + range)); // 使平面光罩由上往下、再由下往上周期性运动
if (worldPos.y < shieldHeight - _LineWidth) {
return tex2D(_MainTex, i.uv);
}
float delta = abs(worldPos.y - shieldHeight);
float factor = 1 - smoothstep(0, _LineWidth, delta) * (1 - _MinAlpha);
fixed4 tex = tex2D(_MainTex, i.uv);
fixed4 color = lerp(tex, _ShieldColor, factor);
return color;
}
ENDCG
}
}
FallBack off
}3 平面光罩实现
