Unity Shader - 使用GrabPass{"name"}实现武器热扭曲拖尾效果
程序员文章站
2022-07-12 23:31:09
...
以前龙之谷喜欢选战士，帅气。
战士的武器在甩动过程中会有扭曲拖尾。
自己测试项目中想给武器也添加这效果，所以顺便学习以下。
先来看看效果
还可以给拖尾添加着色、亮度、和一些扭曲强度的参数设置。
实现思路
- 生成拖尾网格
- 编写热扭曲shader处理
生成拖尾网格
在此前，我用过unity的TrailRenderer
但是对我来说不好用，因为我需要将拖尾的头部可以与我的武器的位置吻合，如果用TrailRenderer挂到武器上，就算怎么调好起始对好的位置，运行后，你就会发现各种对不准，因为TrailRenderer是只一个坐标为对准拖尾头部的。
看看unity自带的制作效果
这效果不理想啊，所以啊，没办法下，就自己动手写个实时生成拖尾网格的脚本。
只要对齐三个坐标位置即可，原来只要两个坐标的，但是不好做拖尾边缘平滑过渡处理，所以调整为三个坐标。
生成网格，就是根据三个点，移动超过一定距离，就记录三个点的位置到一个段列表中。
段列表：每一段数据都记录点，与过去时间的信息。
// 拖尾段数据
public class TrailSegment
{
public Vector3 pos1; // 三坐标记录
public Vector3 pos2;
public Vector3 pos3;
public float elapsedTime; // 保持不变时长，记录：已用时（秒）
public float fadeTime; // 当elapsedTime >= duration 时，将开始记录fade time，就是淡出的时间已用时（秒）
}
然后update中遍历位置段列表的每一项。
根据每一段的前后数据，生成网格。
再根据时间更新网格位置，颜色，等参数即可。
线框模式查看过程
放慢一些时间，方便观察
CSharp
using System;
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
/// <summary>
/// authro : jave.lin
/// date : 2020.03.06
/// 拖尾脚本
/// </summary>
public class TrailScript : MonoBehaviour
{
// 拖尾段数据
public class TrailSegment
{
public Vector3 pos1; // 三坐标记录
public Vector3 pos2;
public Vector3 pos3;
public float elapsedTime; // 保持不变时长，记录：已用时（秒）
public float fadeTime; // 当elapsedTime >= duration 时，将开始记录fade time，就是淡出的时间已用时（秒）
}
public Transform trans1; // 拖尾头的三个挂点
public Transform trans2;
public Transform trans3;
public float duration = 1; // 拖尾段保持不变的时长（秒）
public float fadeOut = 1; // 拖尾段保持不变时长到时后，开始淡出的时长（秒）
public Color startColor; //
public Color endColor;
public Texture2D tex;
public Material mat;
public Camera cam;
public bool emit;
public float emitDistance = 0.1f;
private List<TrailSegment> segmentList;
private Vector3[] vertics; // world position
private int[] indices;
//private Vector2[] uvs;
private Color[] colors;
private MeshRenderer meshRender;
private MeshFilter meshFilter;
private Mesh mesh;
private Vector3 lastPos1;
private Vector3 lastPos2;
private Vector3 lastPos3;
private void Start()
{
segmentList = new List<TrailSegment>();
mesh = new Mesh();
meshRender = gameObject.AddComponent<MeshRenderer>();
meshFilter = gameObject.AddComponent<MeshFilter>();
meshFilter.mesh = mesh;
meshRender.material = mat;
mesh.MarkDynamic(); // 文档说是底层会加速处理那些频繁更新网格信息时使用 https://docs.unity3d.com/ScriptReference/Mesh.MarkDynamic.html
lastPos1 = trans1.position;
lastPos2 = trans2.position;
lastPos3 = trans3.position;
}
private void Update()
{
if (emit)
{
var deltaPos1 = trans1.position - lastPos1;
var deltaPos2 = trans2.position - lastPos2;
var deltaPos3 = trans3.position - lastPos3;
if ((!IsZero(deltaPos1) && deltaPos1.magnitude > emitDistance) ||
(!IsZero(deltaPos2) && deltaPos2.magnitude > emitDistance) ||
(!IsZero(deltaPos3) && deltaPos3.magnitude > emitDistance))
{
segmentList.Add(new TrailSegment { pos1 = trans1.position, pos2 = trans2.position, pos3 = trans3.position });
lastPos1 = trans1.position;
lastPos2 = trans2.position;
lastPos3 = trans3.position;
}
}
var count = segmentList.Count;
var offset = 0;
TrailSegment curSeg = null;
TrailSegment nextSeg = null;
if (segmentList.Count > 1)
{
// 更新追后一个段的位置为：当前最新的拖尾头的位置
var lastOne = segmentList[segmentList.Count - 1];
lastOne.pos1 = trans1.position;
lastOne.pos2 = trans2.position;
lastOne.pos3 = trans3.position;
}
if (segmentList.Count > 0)
{
vertics = new Vector3[count * 3]; // 顶点
indices = new int[(count) * (4 * 3)]; // 索引
//uvs = new Vector2[count * 3]; // uv，暂时不用
colors = new Color[count * 3]; // 颜色
var w2lMatrix = transform.worldToLocalMatrix; // 世界坐标转本地坐标的矩阵
do
{
curSeg = segmentList[offset];
var etT = Mathf.Clamp01(curSeg.elapsedTime / duration);
var fadeT = Mathf.Clamp01(curSeg.fadeTime / fadeOut);
// 要靠近的左边
var closeToPos = (offset == (segmentList.Count - 1) ? trans2.position : segmentList[offset + 1].pos2);
vertics[offset * 3 + 0] = w2lMatrix.MultiplyPoint(Vector3.Lerp(curSeg.pos1, closeToPos, fadeT));
vertics[offset * 3 + 1] = w2lMatrix.MultiplyPoint(Vector3.Lerp(curSeg.pos2, closeToPos, fadeT));
vertics[offset * 3 + 2] = w2lMatrix.MultiplyPoint(Vector3.Lerp(curSeg.pos3, closeToPos, fadeT));
nextSeg = (offset + 1) < segmentList.Count ? segmentList[offset] : null;
if (nextSeg != null)
{
indices[offset * 4 * 3 + 0] = offset * 3 + 0;
indices[offset * 4 * 3 + 1] = offset * 3 + 1;
indices[offset * 4 * 3 + 2] = (offset + 1) * 3 + 1; // next seg
indices[offset * 4 * 3 + 3] = offset * 3 + 0;
indices[offset * 4 * 3 + 4] = (offset + 1) * 3 + 1; // next seg
indices[offset * 4 * 3 + 5] = (offset + 1) * 3 + 0; // next seg
indices[offset * 4 * 3 + 6] = offset * 3 + 1;
indices[offset * 4 * 3 + 7] = offset * 3 + 2;
indices[offset * 4 * 3 + 8] = (offset + 1) * 3 + 2; // next seg
indices[offset * 4 * 3 + 9] = offset * 3 + 1;
indices[offset * 4 * 3 + 10] = (offset + 1) * 3 + 2; // next seg
indices[offset * 4 * 3 + 11] = (offset + 1) * 3 + 1; // next seg
}
//uvs[offset * 3 + 0] = new Vector2(etT, 0.0f);
//uvs[offset * 3 + 1] = new Vector2(etT, 0.5f);
//uvs[offset * 3 + 2] = new Vector2(etT, 1.0f);
// rgb作为过渡颜色，a作为控制扭曲强度
Color c1 = startColor;
Color c2 = endColor;
Color c3 = Color.Lerp(c1, c2, etT);
c3.a = 0.8f; // 让第一个挂点的alpha值大一些，所以我们第一个点通常挂在武器最远端
colors[offset * 3 + 0] = c3;
c3.a = 1 - fadeT; // 中间点，根据淡出时间做alpha
colors[offset * 3 + 1] = c3;
c3.a = 0;
colors[offset * 3 + 2] = c3;
} while (++offset < count);
mesh.Clear();
mesh.vertices = vertics;
mesh.triangles = indices;
//mesh.uv = uvs;
mesh.colors = colors;
//mesh.RecalculateBounds();
//Graphics.DrawMesh(mesh, Matrix4x4.identity, mat, gameObject.layer, cam);
int fadeOutCount = 0;
offset = 0;
while (offset < count)
{
curSeg = segmentList[offset];
var dt = Time.deltaTime;
curSeg.elapsedTime += dt;
if (curSeg.elapsedTime >= duration)
{
curSeg.fadeTime = curSeg.elapsedTime - duration;
if (curSeg.fadeTime >= fadeOut) fadeOutCount++;
}
offset++;
}
segmentList.RemoveRange(0, fadeOutCount);
}
}
private bool IsZero(Vector3 v) => v.x == 0 && v.y == 0 && v.z == 0;
}
Shader
// jave.lin 2020.03.06
Shader "Custom/DistortionTrail" {
Properties {
_NoiseTex ("NoiseTex", 2D) = "white" {} // 噪点图
_Brightness ("Brightness", Range(0, 1)) = 0 // 拖尾亮度
_DistortionIntensity ("DistortionIntensity", Range(0, 10)) = 1 // 扭曲强度
_DistortionFrequency ("DistortionFrequency", Range(1, 20)) = 1 // 扭曲变化频率
}
SubShader {
/*
Opaque: 用于大多数着色器（法线着色器、自发光着色器、反射着色器以及地形的着色器）。
Transparent:用于半透明着色器（透明着色器、粒子着色器、字体着色器、地形额外通道的着色器）。
TransparentCutout: 蒙皮透明着色器（Transparent Cutout，两个通道的植被着色器）。
Background: Skybox shaders. 天空盒着色器。
Overlay: GUITexture, Halo, Flare shaders. 光晕着色器、闪光着色器。
TreeOpaque: terrain engine tree bark. 地形引擎中的树皮。
TreeTransparentCutout: terrain engine tree leaves. 地形引擎中的树叶。
TreeBillboard: terrain engine billboarded trees. 地形引擎中的广告牌树。
Grass: terrain engine grass. 地形引擎中的草。
GrassBillboard: terrain engine billboarded grass. 地形引擎何中的广告牌草。
*/
Tags { "RenderType"="Opaque" "Queue"="Transparent" }
LOD 100
GrabPass { "_wpTrailTexture" }
Pass {
ZWrite Off
Cull Off
Lighting Off
Fog { Mode Off }
CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
#include "UnityCG.cginc"
struct appdata {
float4 vertex : POSITION;
float2 uv : TEXCOORD0;
fixed4 color : COLOR;
};
struct v2f {
float4 vertex : SV_POSITION;
float2 uv : TEXCOORD0;
float4 grabPos : TEXCOORD1;
fixed4 color : COLOR0;
};
sampler2D _wpTrailTexture;
sampler2D _NoiseTex;
float4 _NoiseTex_ST;
fixed _Brightness;
fixed _DistortionIntensity;
fixed _DistortionFrequency;
v2f vert (appdata v) {
v2f o;
o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
o.uv = TRANSFORM_TEX(v.uv, _NoiseTex);
o.grabPos = ComputeGrabScreenPos(o.vertex);
o.color = v.color;
return o;
}
fixed4 frag (v2f i) : SV_Target {
i.grabPos.xy /= i.grabPos.w;
float intensity = ((tex2D(_NoiseTex, i.uv).r * 2) - 1) * 0.1;
fixed4 col = tex2D(_wpTrailTexture, i.grabPos.xy + intensity * i.color.a * sin(_Time.w * _DistortionFrequency) * _DistortionIntensity);
col.rgb = lerp(col.rgb, col.rgb * i.color.rgb + _Brightness * col.rgb, i.color.a);
return col;
}
ENDCG
}
}
}
注意性能
之前写过一篇 GrabPass 注意的问题。
手机上的话，还是得用另一种方式来实现。
Project
备份记录
UnityShader_WeaponDirtortionTrailEffectTesting_2018.3.0f2