【Unity3D】选中物体消融特效

1 消融特效原理

​ 消融特效 中基于 Shader Graph 实现了消融特效，本文将基于 Shader 实现消融特效。

​ 当前实现消融特效的方法主要有 Alpha 测试消融、clip（或 discard）消融，它们的本质都是随机丢弃一些片元，以实现消融效果。

​ 本文完整资源见→Unity3D选中物体消融特效，Shader Graph 实现的消融特效见→消融特效。

​ 1）噪声纹理

​ 为模拟随机效果，可以通过对噪声纹理进行采样实现，如下是一些常用的噪声纹理。

​ 这些噪声纹理有一个共同特点：在较小的邻域范围内，灰度是渐变的，使得模拟的消融效果更加和谐。

​ 2）Alpha 测试消融原理

​ 将片元的 alpha 通道设置为随机值，通过 AlphaTest 剔除 alpha 值小于阈值的片元，以实现消融效果，代码如下。案例见→固定管线着色器二。由于改变了 alpha 通道值，该方案会影响半透明物体的混合效果。

AlphaTest Greater [_AlphaThreshold]
...
fixed4 frag(v2f i) : SV_Target {
    fixed noise = tex2D(_NoiseTex, i.uvNoiseTex).r; // 噪声采样
    ...
	return fixed4(r, g, b, noise);
}

​ 3）clip（或 discard）消融原理

​ 对噪声纹理进行采样，使得每个片元都对应一个噪声值，通过 clip（或 discard）函数剔除噪声值小于阈值的片元，代码如下。

fixed4 frag(v2f i) : SV_Target {
    fixed noise = tex2D(_NoiseTex, i.uvNoiseTex).r; // 噪声采样
    float factor = noise - _BurnAmount;
    clip(factor); // 剔除factor小于0的片元, 即: if(factor < 0) discard;
    ...
}

2 消融特效实现

​ DieController.cs

using UnityEngine;

public class DieController : MonoBehaviour {
    private RaycastHit hit; // 碰撞信息

    private void Start() {
        hit = new RaycastHit();
    }

    private void Update() {
        if (Input.GetMouseButtonUp(0)) {
            GameObject hitObj = GetHitObj();
            if (hitObj != null) {
                GameObject rootObj = GetRootObj(hitObj);
                rootObj.AddComponent<DissolveEffect>();
            }
        }
    }

    private GameObject GetHitObj() { // 获取屏幕射线碰撞的物体
        Ray ray = Camera.main.ScreenPointToRay(Input.mousePosition);
        if (Physics.Raycast(ray, out hit)) {
            return hit.collider.gameObject;
        }
        return null;
    }

    private GameObject GetRootObj(GameObject obj) { // 获取根对象
        while (obj.transform.parent != null && obj.layer == obj.transform.parent.gameObject.layer) {
            obj = obj.transform.parent.gameObject;
        }
        return obj;
    }
}

​ 说明：DieController 脚本组件挂在相机上。

​ DissolveEffect.cs

using UnityEngine;

[DisallowMultipleComponent] // 不允许在同一对象上挂载多个该组件
public class DissolveEffect : MonoBehaviour {
    private Renderer[] renderers; // 渲染器
    private Material dissolveMat; // 消融材质
    private float burnSpeed = 0.25f; // 燃烧速度
    private float burnAmount = 0; // 燃烧量, 值越大模型镂空的越多

    private void Awake() {
        dissolveMat = Resources.Load<Material>("DissolveMat");
        renderers = GetComponentsInChildren<Renderer>();
    }

    private void OnEnable() {
        foreach (Renderer renderer in renderers) {
            Material[] materials = renderer.sharedMaterials;
            Material[] dissolveMaterials = new Material[materials.Length];
            for (int i = 0; i < materials.Length; i++) {
                Material newMaterial = new Material(dissolveMat);
                SetTexture(materials[i], newMaterial);
                SetColor(materials[i], newMaterial);
                newMaterial.SetFloat("_BurnAmount", 0);
                dissolveMaterials[i] = newMaterial;
            }
            renderer.sharedMaterials = dissolveMaterials;
        }
    }

    private void Update() {
        burnAmount += Time.deltaTime * burnSpeed;
        foreach (Renderer renderer in renderers) {
            Material[] materials = renderer.sharedMaterials;
            foreach (Material material in materials) {
                material.SetFloat("_BurnAmount", burnAmount);
            }
        }
        if (burnAmount >= 1f) {
            Destroy(gameObject);
        }
    }

    private void SetTexture(Material oldMaterial, Material newMaterial) { // 设置材质
        if (oldMaterial.HasTexture("_MainTex")) {
            Texture texture = oldMaterial.GetTexture("_MainTex");
            newMaterial.SetTexture("_MainTex", texture);
        }
    }

    private void SetColor(Material oldMaterial, Material newMaterial) { // 设置颜色
        Color color = Color.white;
        if (oldMaterial.HasColor("_Color")) {
            color = oldMaterial.GetColor("_Color");
        }
        newMaterial.SetColor("_Color", color);
    }
}

​ DissolveEffect.shader

Shader "MyShader/DissolveEffect" {
    Properties {
        _MainTex("Main Tex", 2D) = "white" {} // 主纹理
        _Color("Color", Color) = (1, 1, 1, 1) // 模型颜色
        _NoiseTex("Noise Tex", 2D) = "white"{} // 噪声纹理
        _BurnAmount("Burn Amount", Range(0, 1)) = 0 // 燃烧量, 值越大模型镂空的越多
        _LineWidth("Burn Line Width", Range(0, 0.2)) = 0.1 // 燃烧的线条宽度
        _BurnOuterColor("Burn Outer Color", Color) = (1, 0, 0, 1) // 燃烧线条的外侧颜色
        _BurnInnerColor("Burn Inner Color", Color) = (1, 0, 0, 1) // 燃烧线条的内侧颜色
    }

    SubShader {
        Tags { "RenderType"="Opaque" "Queue"="Geometry"}

        Pass {
            Tags { "LightMode"="ForwardBase" }

            Cull Off // 关闭剔除, 正反面都渲染, 因为消融会裸漏模型内部结构

            CGPROGRAM

            #include "Lighting.cginc"

            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag

            sampler2D _MainTex; // 主纹理
            fixed4 _Color; // 模型颜色
            sampler2D _NoiseTex; // 噪声纹理
            fixed _BurnAmount; // 燃烧量, 值越大模型镂空的越多
            fixed _LineWidth; // 燃烧的线条宽度
            fixed4 _BurnOuterColor; // 燃烧线条的外侧颜色
            fixed4 _BurnInnerColor; // 燃烧线条的内侧颜色
            float4 _MainTex_ST; // _MainTex的缩放和偏移
            float4 _NoiseTex_ST; // _NoiseTex的缩放和偏移

            struct a2v {
                float4 vertex : POSITION; // 模型空间顶点坐标
                float3 normal : NORMAL; // 模型空间顶点法线向量
                float4 texcoord : TEXCOORD0; // 顶点纹理坐标
            };

            struct v2f {
                float4 pos : SV_POSITION; // 裁剪空间顶点坐标
                float3 normal : Normal; // 世界空间顶点法线向量
                half2 uvMainTex : TEXCOORD0; // 主纹理的纹理坐标
                half2 uvNoiseTex : TEXCOORD1; // 噪声纹理的纹理坐标
                float3 worldPos : TEXCOORD2; // 世界空间顶点坐标
            };

            v2f vert(a2v v) {
                v2f o;
                o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex); // 模型空间顶点坐标变换到裁剪空间, 等价于: mul(UNITY_MATRIX_MVP, v.vertex)
				o.normal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal); // 将模型空间法线向量变换到世界空间(已归一化)
                o.uvMainTex = TRANSFORM_TEX(v.texcoord, _MainTex); // 主纹理坐标缩放和偏移
                o.uvNoiseTex = TRANSFORM_TEX(v.texcoord, _NoiseTex); // 噪声纹理坐标缩放和偏移
				o.worldPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex).xyz; // 将模型空间顶点坐标变换到世界空间
                return o;
            }

            fixed4 frag(v2f i) : SV_Target {
                fixed noise = tex2D(_NoiseTex, i.uvNoiseTex).r; // 噪声采样
                float factor = noise - _BurnAmount;
                clip(factor); // 剔除factor小于0的片元, 即: if(factor < 0) discard;
				fixed3 lightDir = normalize(UnityWorldSpaceLightDir(i.worldPos)); // 世界空间灯光向量
                fixed4 albedo = tex2D(_MainTex, i.uvMainTex) * _Color; // 模型颜色
                fixed4 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT * albedo; // 环境光颜色
                fixed4 diffuse = _LightColor0 * albedo * max(0, dot(i.normal, lightDir)); // 漫反射光颜色
                fixed t = smoothstep(0, _LineWidth, factor);
                fixed4 burnColor = lerp(_BurnOuterColor, _BurnInnerColor, t);
                fixed4 finalColor = lerp(burnColor, ambient + diffuse, t);
                return fixed4(finalColor.xyz, 1);
            }

            ENDCG
        }
    }

    FallBack "Diffuse"
}

​ 说明：在 Assets 目录下面新建 Resources 目录，接着在 Resources 目录下面创建材质，重命名为 DissolveMat，将 DissolveEffect.shader 与 DissolveMat 材质绑定，并将噪声纹理拖拽到 DissolveMat 的 Noise Tex 中。

3 运行效果

​ 声明：本文转自【Unity3D】选中物体消融特效。