unity3d如何实现基于屏幕空间的描边

这篇文章主要介绍unity3d如何实现基于屏幕空间的描边,文中介绍的非常详细,具有一定的参考价值,感兴趣的小伙伴们一定要看完!

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unity3d如何实现基于屏幕空间的描边

Outline(Based on Image Space)

由于压缩图片效果不好,建议在私人博客查看原图:

Outline based on Image Space      yuyujunjun.github.io

unity3d如何实现基于屏幕空间的描边引言

图中的碎面特效在浅色背景下效果不明显。而如果在unity编辑器中选中该物体,unity会给它进行描边,而这个效果比较符合要求。

unity3d如何实现基于屏幕空间的描边  
unity中选中之后的效果
unity3d如何实现基于屏幕空间的描边  
未添加描边的效果


描边方法多样,原理大多都通俗易懂,这篇文章重点是介绍一些unity与之相关的API。


优势及应用

  1. 可以描绘出对象身上一切镂空的部位,不论是内边界还是外边界。

  2. 可以根据需要判断遮挡(无非就是多添加一个纹理缓存)

不足


无法判断法向量突变的“边界”,所以如果只使用这个方法,和卡通渲染给人的感觉可能会不同。


基本原理

倒过来想,对于图像中的某个对象(比如说,那个球),如果我们要对它进行描边,我们需要它的边界位置,边界大小和边界颜色。


而从正面想,我们想要给一幅图像上的一片像素点组成的形状进行描边。首先我们需要获取该形状在图像上的位置,随后我们对它边界处的像素点进行标定,这个步骤很自由,因为理论上你可以用各式各样的标定方法,标定各式各样的形状,只要保证在GPU上并行实现即可,最后我们再将这些标定位置的像素点覆盖到原图像上,即可进行描边。


步骤
第一步:

unity3d如何实现基于屏幕空间的描边

这一步就是记载其位置,图示只是为了便于说明,所以用了一张常规的渲染结果。实际上我们最终使用的是其深度图,深度图的好处是,深度图变相标明了有对象的区域和没有对象的区域。没有对象的区域深度值当然全部都为1。


第二步:

unity3d如何实现基于屏幕空间的描边


第二步我们将第一步获取到的图片的边界进行拓展,对边界区域写入一个值。可以看出这张图片相较于上一张“粗犷”了许多。


关于如何判断是否是该物体的边界,因为我们上一张图片已经标明了对象区域和非对象区域,那么我们只需要对每个像素点周围采样,如果周围有像素点在对象区域内,则该像素点应该为边界。


这里有一个小trick,只要周围采样的点的值加起来不为0,则可以判断其为边界。

代码如下:

fixed4 col1 = tex2D(_MainTex,i.screenPos.xy); fixed4 col2 = tex2D(_MainTex,float2(i.screenPos.x + 4/_ScreenParams.x,i.screenPos.y)); fixed4 col3 = tex2D(_MainTex,float2(i.screenPos.x - 4/_ScreenParams.x,i.screenPos.y)); fixed4 col4 = tex2D(_MainTex,i.screenPos.xy); fixed4 col5 = tex2D(_MainTex,float2(i.screenPos.x ,i.screenPos.y+ 4/_ScreenParams.y)); fixed4 col6 = tex2D(_MainTex,float2(i.screenPos.x ,i.screenPos.y- 4/_ScreenParams.y)); if((col1.x + col1.y + col1.z  + col2.x + col2.y + col2.z + col3.x + col3.y + col3.z + col4.x + col4.y + col4.z + col5.x + col5.y + col5.z+ col6.x + col6.y + col6.z)>0.01)  return fixed4(_OutlineColor.rgb,i.vertex.z);


有趣的是,这一步可以非常复杂,而这里只是进行了简单的扩张。


第三步:

unity3d如何实现基于屏幕空间的描边


第三步我们便将边界处的像素叠加上去,这时候,第一步的结果起了不同的作用。在第二步中,第一步的结果的目的是标识物体位置以便于第二步勾画边界,而在第三步中,是为了和第二步的结果作减法来告诉我们哪些地方不是边界,而是对象本身。


注意事项


虽然以上两张图(一张标定位置,一张标定边界)就可以完成基于图形空间的描边,但事实上如果需要判断遮挡性或者为边界添加特殊的辅助效果,大可以再增加一些缓存,这个自己权衡就好。


部分代码(API介绍)


使用替换的着色器对场景进行渲染


功能:相机会照常渲染场景,但是场景中的物体会使用你所规定的shader渲染。


这个功能的用处是:比如说,需要渲染一张场景法线信息的贴图,或者我们上面提到的我们要渲染的场景深度信息的贴图。


这个功能对应了两个API,分别是:

Camera.RenderWithShader(Shader shader,string replacementTag) Camerea.SetReplacementShader(Shader shader,string replacementTag)


解释一下replacementTag的用处,如果该tag为空,那么该相机能渲染的所有对象都会使用我们所定制的shader。如果有值,那么该相机只会渲染拥有特定Tag的材质。比如:

Camerea.SetReplacementShader(depthshader,"RenderType")


相机只会渲染Render Type和depthshader的Render Type值相同的物体。


unity Shader中,如下方法指定shader的tag:

Tags { "TagName1" = "Value1" "TagName2" = "Value2" }


在Replacement Shader中,可以有多个subshader。对于一般的shader来说,subshader从上到下执行,如果第一个subshader由于硬件原因无法被执行,则会执行下一个,直到可以执行为止。


而这里的subshader发挥着类似的作用,如果subshader中有ReplacementTag,那么该subshader就会用于渲染真实场景的物体中,tag值和此subshader 的tag值相同的物体。


使用特定着色器将原始图像拷贝到新图像上

Graphics.Blit(RenderTexture src,RenderTexture dst,Material mat)

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