游戏开发中的遮挡半透明效果实现
游戏开发中的遮挡半透明效果实现
在游戏开发中，遮挡半透明效果是一种特殊的视觉效果，它能让被遮挡的物体部分呈现出半透明状态，从而增强游戏场景的真实感和沉浸感。本文将详细介绍遮挡半透明效果的原理、实现方法，并提供具体的Shader代码示例。
1、遮挡半透明效果是什么
在游戏开发中，遮挡半透明效果就是物体被挡住的部分，也能呈现出一种半透明效果而被看到（具体效果可以自定义）。比如当角色在建筑物之间穿行时，被遮挡部分能够呈现出半透明效果而被我们看到。遮挡半透明效果包含了两种显示效果，即挡住和没被挡住的部分，没被遮挡的部分正常显示，被遮挡的部分自定义显示（半透明、X光等等）。
2、遮挡半透明效果的基本原理
一句话描述它的基本原理：两个Pass渲染对象，一个Pass用于渲染被遮挡部分，一个Pass用于渲染未遮挡部分。被遮挡部分通过修改深度测试规则和关闭深度写入达到目的。
关键点：
- 如何渲染遮挡部分
- 如何渲染未遮挡部分
首先进行一个关于深度测试和深度写入的知识回顾，我们可以设置Pass的深度测试规则，只有通过了深度测试，该Pass才会执行进行渲染。不设置的话，默认为LEqual（小于等于），通过了深度测试后，我们可以使用 Zwrite On/Off 来决定是否将通过深度测试的值写入缓冲区。
- 如何渲染遮挡部分
在第一个Pass中，我们按照想要的遮挡效果去实现Shader即可（比如半透明或X射线效果）。最关键的点，是需要修改该Pass的深度测试规则，并且关闭深度写入！
修改深度测试的目的：
只有自己的深度值大于深度缓冲中的值才渲染，相当于只有前方有遮挡时才渲染
关闭深度写入的目的：
如果前方有遮挡，又写入较大的深度值，执行第二个Pass时会通过深度写入（因为第二个Pass 默认是 LEqual），导致第二个Pass的内容通过深度测试被全部渲染，呈现出未被遮挡的错误效果！
- 如何渲染未遮挡部分
在第二个Pass中我们只需要正常按需求（是否受光照影响等）渲染模型即可，不需要做什么特别处理
3、自定义半透明效果
普通的半透明效果非常容易实现，只需要设置混合因子即可。而要实现类似X射线的效果，也就是边缘不透明，中间透明的效果，可以利用菲涅尔反射的公式来得到：
其中：
- R(θ) 表示入射角为θ时的反射率
- R0 是垂直入射某介质时的反射率
- V 是视角方向单位向量（入射角）
- N 是顶点法线单位向量
将得到的 入射角为θ的反射率 作为自定义颜色的A值，便可以得到类似的结果
4、实现
基础实现
Shader "ShaderProj/16/OcclusionTransparent"
{
Properties
{
_MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
_Alpha ("Alpha", Range(0, 1)) = 0.5
}
SubShader
{
Tags { "RenderType"="Opaque" }
Pass
{
ZTest Greater
ZWrite Off
Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha
CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
#include "UnityCG.cginc"
struct v2f
{
float2 uv : TEXCOORD0;
float4 vertex : SV_POSITION;
};
sampler2D _MainTex;
float4 _MainTex_ST;
fixed _Alpha;
v2f vert (appdata_base v)
{
v2f o;
o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
o.uv = TRANSFORM_TEX(v.texcoord, _MainTex);
return o;
}
fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
{
fixed4 col = tex2D(_MainTex, i.uv);
return fixed4(col.rgb, _Alpha);
}
ENDCG
}
Pass
{
CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
#include "UnityCG.cginc"
struct v2f
{
float2 uv : TEXCOORD0;
float4 vertex : SV_POSITION;
};
sampler2D _MainTex;
float4 _MainTex_ST;
fixed _Alpha;
v2f vert (appdata_base v)
{
v2f o;
o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
o.uv = TRANSFORM_TEX(v.texcoord, _MainTex);
return o;
}
fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
{
fixed4 col = tex2D(_MainTex, i.uv);
return col;
}
ENDCG
}
}
}
X 射线效果实现
Shader "ShaderProj/16/OcclusionTransparent_X"
{
Properties
{
_MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
// 菲涅尔反射颜色
_FresnelScale ("FresnelScale", Range(0,2)) = 1
_FresnelN ("FresnelN", Range(0, 5)) = 5
_Color ("Color", Color) = (1, 1, 1, 1)
}
SubShader
{
Tags { "RenderType"="Opaque" }
Pass
{
ZTest Greater
ZWrite Off
Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha
CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
#include "UnityCG.cginc"
struct v2f
{
float4 vertex : SV_POSITION;
float3 worldViewDir : TEXCOORD0;
float3 worldNormal : TEXCOORD1;
};
fixed _FresnelN;
fixed _FresnelScale;
fixed4 _Color;
v2f vert (appdata_base v)
{
v2f o;
o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
o.worldViewDir = normalize(WorldSpaceViewDir(v.vertex));
o.worldNormal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal);
return o;
}
fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
{
fixed alpha = _FresnelScale + (1 - _FresnelScale) * pow(1 - dot(normalize(i.worldViewDir), normalize(i.worldNormal)), _FresnelN);
return fixed4(_Color.rgb, alpha);
}
ENDCG
}
Pass
{
CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
#include "UnityCG.cginc"
struct v2f
{
float2 uv : TEXCOORD0;
float4 vertex : SV_POSITION;
};
sampler2D _MainTex;
float4 _MainTex_ST;
fixed _Alpha;
v2f vert (appdata_base v)
{
v2f o;
o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
o.uv = TRANSFORM_TEX(v.texcoord, _MainTex);
return o;
}
fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
{
fixed4 col = tex2D(_MainTex, i.uv);
return col;
}
ENDCG
}
}
}