Geometry Shader 实现 Wireframe 绘制边线的Shader

最终效果:

参考了一个免费插件

https://assetstore.unity.com/packages/vfx/shaders/directx-11/ucla-wireframe-shader-21897

基础思路======================================

在几何阶段计算每个顶点到第三边的距离,在片元中就可以插值得到每个点到顶点的距离

根据最小的距离只计算是否需要显示,结果就是只绘制边线

基础知识======================================

Geometry 在 Vertex 和 Fragment 之间 可选步骤

根据Vertex传入的顶点参数做一些调整,生成改动后的顶点结构,再调用Fragment着色器

//声明使用的几何着色器函数,类似声明 vertex 和 fragment

#pragma geometry geom

//限制GS输出的最大顶点数

[maxvertexcount(3)]

//第一个时入参  第二个是调整以后的数据

void geom(triangle v2g p[3], inout TriangleStream<g2f> triStream)

{

    UCLAGL_geom( p, triStream);

}

入参格式 像fragment类似,传入的是vertex的计算结果 例如

struct  v2g

{

    float4  pos    : POSITION;         // vertex position

    float2  uv      : TEXCOORD0;    // vertex uv coordinate

};

不一样的是一次可以处理多个结果

point v2g p[1]

line v2g p[2]

triangle v2g p[3]

返回参数 inout 必须

可以返回3中数据流 PointStream, LineStream, TriangleStream

流中的具体数据类似f2v的数据格式

struct g2f

{

    float4  pos   : POSITION;         // fragment position

    float2  uv     : TEXCOORD0;    // fragment uv coordinate

    float3  dist   : TEXCOORD1;    // distance to each edge of the triangle

};

也是可以返回多个的
inout PointStream<g2f> poiStream
inout LineStream<g2f> linStream

inout TriangleStream<g2f> triStream

Shader==================================================

Shader "Unlit/WithWireframeShder"

{

    Properties

    {

        _MainColor ("Main Color", Color) = (1,1,1,1)

        _LineColor ("Line Color", Color) = (0,0,0,1)

        _Thickness ("Thickness", Float) = 1

    }

    SubShader

    {

        Tags { "RenderType"="Opaque" }

        LOD 100

        //绘制基础颜色

        Pass

        {           

            CGPROGRAM

            #pragma vertex vert

            #pragma fragment frag

           

            #include "UnityCG.cginc"

            float4 _MainColor;

            struct appdata

            {

                float4 vertex : POSITION;

            };

            struct v2f

            {

                float4 pos : SV_POSITION;

            };

           

            v2f vert (appdata v)

            {

                v2f o;

                o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);

                return o;

            }

           

            fixed4 frag (v2f i) : SV_Target

            {   

                return _MainColor;

            }

            ENDCG

        }

        //绘制线框

        Pass

        {

            CGPROGRAM

            #pragma vertex vert

            #pragma geometry geom

            #pragma fragment frag

           

            #include "UnityCG.cginc"

            float4 _LineColor;

            float _Thickness;

            struct appdata

            {

                float4 vertex : POSITION;

            };

            struct v2g

            {

                float4 pos : SV_POSITION;

            };

            struct g2f

            {

                float4    pos        : POSITION;        // fragment position

                float3  dist    : TEXCOORD1;    // distance to each edge of the triangle

            };

           

            v2g vert (appdata v)

            {

                v2g o;

                o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);

                return o;

            }

            [maxvertexcount(3)]

            void geom(triangle v2g p[3], inout TriangleStream<g2f> triStream)

            {

                //points in screen space

                float2 p0 = _ScreenParams.xy * p[0].pos.xy / p[0].pos.w;

                float2 p1 = _ScreenParams.xy * p[1].pos.xy / p[1].pos.w;

                float2 p2 = _ScreenParams.xy * p[2].pos.xy / p[2].pos.w;

               

                //edge vectors

                float2 v0 = p2 - p1;

                float2 v1 = p2 - p0;

                float2 v2 = p1 - p0;

                //area of the triangle

                float area = abs(v1.x*v2.y - v1.y * v2.x);

                //values based on distance to the edges

                float dist0 = area / length(v0);

                float dist1 = area / length(v1);

                float dist2 = area / length(v2);

               

                g2f pIn;

               

                //add the first point

                pIn.pos = p[0].pos;

                pIn.dist = float3(dist0,0,0);

                triStream.Append(pIn);

                //add the second point

                pIn.pos =  p[1].pos;

                pIn.dist = float3(0,dist1,0);

                triStream.Append(pIn);

               

                //add the third point

                pIn.pos = p[2].pos;

                pIn.dist = float3(0,0,dist2);

                triStream.Append(pIn);

            }

           

            fixed4 frag (g2f input) : SV_Target

            {           

                //find the smallest distance

                float val = min( input.dist.x, min( input.dist.y, input.dist.z));

               

                //calculate power to 2 to thin the line

                val = exp2( -1/_Thickness * val * val );

                //丢弃不在边线上的

                if (val < 0.5f) discard;       

                return _LineColor;

            }

            ENDCG

        }

    }

}