【Unity3D】广告牌特效

1 前言

​ 广告牌特效是指：空间中的一个 2D 对象始终（或尽可能）面向相机，使得用户能够尽可能看清楚该 2D 物体。广告牌特效一共有以下 3 种：

• 正视广告牌：广告牌始终以正视图姿态面向相机，即广告牌的 x、y、z 轴正方向始终指向相机的 x、y、z 轴正方向；
• 血条广告牌：游戏中的血条效果广告牌，广告牌可以绕世界坐标系的 y 轴旋转，使其尽可能面向相机，即广告牌的 x 轴正方向始终指向相机的 x 轴正方向，y 轴正方向始终指向 (0, 1, 0) 方向，z 轴正方向可以随相机位置和姿态变动；
• 测距广告牌：测距时显示距离效果的广告牌，广告牌可以绕局部坐标系的 x 轴旋转，使其尽可能面向相机，即广告牌的 x 轴正方向固定不变，y、z 轴正方向可以随相机位置和姿态变动。

​ 本文完整资源见→Unity3D广告牌特效。

2 正视广告牌

​ 正视广告牌是指：广告牌始终以正视图姿态面向相机，即广告牌的 x、y、z 轴正方向始终指向相机的 x、y、z 轴正方向。

​ FrontView.shader

Shader "MyShader/Billboard/FrontView" { // 正视广告牌
    Properties{
        _MainTex("Main Tex", 2D) = "white" {} // 材质纹理
        _Color("Color Tint", Color) = (1, 1, 1, 1) // 材质颜色
    }

    SubShader{
        // 批处理会合并所有相关的模型, 导致模型各自的模型空间丢失
        Tags {"Queue" = "Transparent" "IgnoreProjector" = "True" "RenderType" = "Transparent" "DisableBatching" = "True"}

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

            ZWrite Off
            Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha
            Cull Off

            CGPROGRAM

            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag

            #include "Lighting.cginc"

            sampler2D _MainTex; // 材质纹理
            float4 _MainTex_ST; // 材质纹理的缩放和偏移
            fixed4 _Color; // 材质颜色

            struct a2v {
                float4 vertex : POSITION; // 模型空间顶点坐标
                half2 texcoord : TEXCOORD0; // 顶点纹理坐标
            };

            struct v2f {
                float4 pos : SV_POSITION; // 裁剪空间顶点坐标
                half2 uv : TEXCOORD0; // 顶点纹理坐标
            };

            v2f vert(a2v v) {
                v2f o;
                float3 center = mul(unity_ObjectToWorld, float4(0, 0, 0, 1)).xyz; // 世界坐标系中模型中心坐标
                float3 right = mul(unity_MatrixInvV, float4(1, 0, 0, 0)).xyz; // 世界坐标系中相机的right向量(广告牌的x轴)
                float3 up = mul(unity_MatrixInvV, float4(0, 1, 0, 0)).xyz; // 世界坐标系中相机的up向量(广告牌的y轴)
                float3 forward = mul(unity_MatrixInvV, float4(0, 0, 1, 0).xyz); // 世界坐标系中相机的forward向量(广告牌的z轴)
                float3 worldVec = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex).xyz - center; // 世界坐标系中模型中心指向顶点的向量
                float3 worldPos = center + worldVec.x * right + worldVec.y * up + worldVec.z * forward; // 世界坐标系中顶点坐标经过广告牌变换后的坐标
                o.pos = mul(unity_MatrixVP, float4(worldPos, 1)); // 裁剪坐标系中顶点坐标
                o.uv = TRANSFORM_TEX(v.texcoord, _MainTex); // 纹理uv坐标
                return o;
            }

            fixed4 frag(v2f i) : SV_Target {
                fixed4 color = tex2D(_MainTex, i.uv);
                color.rgb *= _Color.rgb;
                return color;
            }

            ENDCG
        }
    }

    FallBack "Transparent/VertexLit"
}

​ 运行效果：

3 血条广告牌

​ 血条广告牌是指：游戏中的血条效果广告牌，广告牌可以绕世界坐标系的 y 轴旋转，使其尽可能面向相机，即广告牌的 x 轴正方向始终指向相机的 x 轴正方向，y 轴正方向始终指向 (0, 1, 0) 方向，z 轴正方向可以随相机位置和姿态变动。

​ Lifebar.shader

Shader "MyShader/Billboard/Lifebar" { // 血条广告牌
    Properties{
        _MainTex("Main Tex", 2D) = "white" {} // 材质纹理
        _Color("Color Tint", Color) = (1, 1, 1, 1) // 材质颜色
    }

    SubShader{
        // 批处理会合并所有相关的模型, 导致模型各自的模型空间丢失
        Tags {"Queue" = "Transparent" "IgnoreProjector" = "True" "RenderType" = "Transparent" "DisableBatching" = "True"}

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

            ZWrite Off
            Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha
            Cull Off

            CGPROGRAM

            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag

            #include "Lighting.cginc"

            sampler2D _MainTex; // 材质纹理
            float4 _MainTex_ST; // 材质纹理的缩放和偏移
            fixed4 _Color; // 材质颜色

            struct a2v {
                float4 vertex : POSITION; // 模型空间顶点坐标
                half2 texcoord : TEXCOORD0; // 顶点纹理坐标
            };

            struct v2f {
                float4 pos : SV_POSITION; // 裁剪空间顶点坐标
                half2 uv : TEXCOORD0; // 顶点纹理坐标
            };

            v2f vert(a2v v) {
                v2f o;
                float3 center = mul(unity_ObjectToWorld, float4(0, 0, 0, 1)).xyz; // 世界坐标系中模型中心坐标
                float3 right = mul(unity_MatrixInvV, float4(1, 0, 0, 0)).xyz; // 世界坐标系中相机的right向量(广告牌的x轴)
                float3 up = float3(0, 1, 0); // 广告牌的y轴
                float3 forward = cross(right, up); // 广告牌的z轴
                float3 worldVec = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex).xyz - center; // 世界坐标系中模型中心指向顶点的向量
                float3 worldPos = center + worldVec.x * right + worldVec.y * up + worldVec.z * forward; // 世界坐标系中顶点坐标经过广告牌变换后的坐标
                o.pos = mul(unity_MatrixVP, float4(worldPos, 1)); // 裁剪坐标系中顶点坐标
                o.uv = TRANSFORM_TEX(v.texcoord, _MainTex); // 纹理uv坐标
                return o;
            }

            fixed4 frag(v2f i) : SV_Target {
                fixed4 color = tex2D(_MainTex, i.uv);
                color.rgb *= _Color.rgb;
                return color;
            }

            ENDCG
        }
    }

    FallBack "Transparent/VertexLit"
}

​ 运行效果：

4 测距广告牌

​ 测距广告牌是指：测距时显示距离效果的广告牌，广告牌可以绕局部坐标系的 x 轴旋转，使其尽可能面向相机，即广告牌的 x 轴正方向固定不变，y、z 轴正方向可以随相机位置和姿态变动。

​ MeasureDist.shader

Shader "MyShader/Billboard/MeasureDist" { // 测距广告牌
    Properties{
        _MainTex("Main Tex", 2D) = "white" {} // 材质纹理
        _Color("Color Tint", Color) = (1, 1, 1, 1) // 材质颜色
    }

    SubShader{
        // 批处理会合并所有相关的模型, 导致模型各自的模型空间丢失
        Tags {"Queue" = "Transparent" "IgnoreProjector" = "True" "RenderType" = "Transparent" "DisableBatching" = "True"}

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

            ZWrite Off
            Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha
            Cull Off

            CGPROGRAM

            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag

            #include "Lighting.cginc"

            sampler2D _MainTex; // 材质纹理
            float4 _MainTex_ST; // 材质纹理的缩放和偏移
            fixed4 _Color; // 材质颜色

            struct a2v {
                float4 vertex : POSITION; // 模型空间顶点坐标
                half2 texcoord : TEXCOORD0; // 顶点纹理坐标
            };

            struct v2f {
                float4 pos : SV_POSITION; // 裁剪空间顶点坐标
                half2 uv : TEXCOORD0; // 顶点纹理坐标
            };

            v2f vert(a2v v) {
                v2f o;
                float3 forwardDire = mul(unity_ObjectToWorld, float4(0, 0, 1, 0)).xyz; // 世界坐标系中模型的forward向量
                float3 center = mul(unity_ObjectToWorld, float4(0, 0, 0, 1)).xyz; // 世界坐标系中模型中心坐标
                float3 viewDire = normalize(center - _WorldSpaceCameraPos.xyz); // 观察向量, 相机指向顶点
                float3 right = normalize(mul(unity_ObjectToWorld, float4(1, 0, 0, 0)).xyz) * sign(dot(viewDire, forwardDire)); // 世界坐标系中模型的right向量(广告牌的x轴)
                float3 up = cross(viewDire, right); // 广告牌的y轴
                float3 forward = cross(right, up); // 广告牌的z轴
                float3 worldVec = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex).xyz - center; // 世界坐标系中模型中心指向顶点的向量
                float3 worldPos = center + worldVec.x * right + worldVec.y * up + worldVec.z * forward; // 世界坐标系中顶点坐标经过广告牌变换后的坐标
                o.pos = mul(unity_MatrixVP, float4(worldPos, 1)); // 裁剪坐标系中顶点坐标
                o.uv = TRANSFORM_TEX(v.texcoord, _MainTex); // 纹理uv坐标
                return o;
            }

            fixed4 frag(v2f i) : SV_Target {
                fixed4 color = tex2D(_MainTex, i.uv);
                color.rgb *= _Color.rgb;
                return color;
            }

            ENDCG
        }
    }

    FallBack "Transparent/VertexLit"
}

​ 运行效果：

​ 声明：本文转自【Unity3D】广告牌特效。