【Unity3D】平面光罩特效

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 OffCGPROGRAM#include "UnityCG.cginc"#pragma vertex vert#pragma fragment fragsampler2D _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).rfloat 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

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