Unity中溶解shader的总结

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在实际的游戏工程中，经常美术和策划会提出溶解的表现要求。比如子弹在飞行的时候，弹道不断的消融；角色受到大型炮弹的攻击，在击飞的时候不断的消融等等诸如此类的表现。一般的消融都是结合粒子系统来实现，通过给粒子Render组件添加material来实现表现。

　　通过总结我在项目中用到的消融shader，以及在网上查找到的部分消融shader，我做一个基本的shader归类，便于今后的思路查找，其中有任何错误请指出，大家一起学习进步。

　　实现溶解效果，基本方法是用一个基本纹理贴图+无序图来实现溶解的效果，基本纹理贴图用来表示正常的效果，无序图则表示消融的参考值。通常对消融图是让美术做一张层级图，其中rgba四个通道任意选一个通道作为溶解的无序通道。

　　下面我先列出参考的一些shader的实现：

　　1、基本的实现单次溶解的vert/frag shader

Shader "Esfog/Dissolve"
{
    Properties
    {
        _MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" {}
        _NoiseTex ("NoiseTex (R)",2D) = "white"{}
        _DissolveSpeed ("DissolveSpeed (Second)",Float) =
        _EdgeWidth("EdgeWidth",Range(,0.5)) = 0.1
        _EdgeColor("EdgeColor",Color) =  (,,,)
    }
    SubShader
    {
        Tags { "RenderType"="Opaque" }

        Pass
        {
            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert_img
            #pragma fragment frag
            #include "UnityCG.cginc"

            uniform sampler2D _MainTex;
            uniform sampler2D _NoiseTex;
            uniform float _DissolveSpeed;
            uniform float _EdgeWidth;
            uniform float4 _EdgeColor;

            float4 frag(v2f_img i):COLOR
            {
                float DissolveFactor = saturate(_Time.y / _DissolveSpeed);
                float noiseValue = tex2D(_NoiseTex,i.uv).r;
                if(noiseValue <= DissolveFactor)
                {
                    discard;
                }

                float4 texColor = tex2D(_MainTex,i.uv);
                float EdgeFactor = saturate((noiseValue - DissolveFactor)/(_EdgeWidth*DissolveFactor));
                float4 BlendColor = texColor * _EdgeColor;

                return lerp(texColor,BlendColor, - EdgeFactor);
            }

            ENDCG
        }
    } 

    FallBack Off
}

　　这篇shader来自于Esfog溶解shader，具体的代码解释可以参看原文作者的解释，比较详细，网上很多的相似shader大概都是来自于此。

　　我只说一下大概的思路，基本就是采样无序图，然后通过其中的某个通道(此处为r)的值，与当前的溶解系数对比，如果当前的通道值小于溶解系数，则说明当前片元需要被剔除。如果不被剔除，则判断当前值距离消融的比例来设置消融的边缘颜色混合。

　　2、根据外部触发的消融vert/frag shader

　　上面的shader在开始触发的时候就会不断的消融，在某些时候，我们希望通过外部的时间来控制消融的触发与否，则可以在shader中提供一个外部参数，通过在代码中查找到该material，通过设置material的值来用作触发消融。我们可以在上面的shader的基础上做进一步的改进，改进后的代码如下：

Shader "Esfog/Dissolve"
{
    Properties
    {
        _MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" {}
        _NoiseTex ("NoiseTex (R)",2D) = "white"{}
        _DissolveSpeed ("DissolveSpeed (Second)",Float) =
        _EdgeWidth("EdgeWidth",Range(,0.5)) = 0.1
        _EdgeColor("EdgeColor",Color) =  (,,,)
　　　　 _DissolveStartTime("DissolveStartTime",float)=0
    }
    SubShader
    {
        Tags { "RenderType"="Opaque" }

        Pass
        {
            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert_img
            #pragma fragment frag
            #include "UnityCG.cginc"

            uniform sampler2D _MainTex;
            uniform sampler2D _NoiseTex;
            uniform float _DissolveSpeed;
            uniform float _EdgeWidth;
            uniform float4 _EdgeColor;
　　　　　　　uniform float _DissolveStartTime;　            
            float4 frag(v2f_img i):COLOR
            {
　　　　　　　　　 bool isNormal = true;
　　　　　　　　　 float c = 1;
                float4 texColor = tex2D(_MainTex,i.uv);

　　　　　　　　　 if(_DissolveStartTime > 0 )
　　　　　　　　　 {
　　　　　　　　　　　float DissolveFactor = saturate((_Time.y-_DissolveStartTime) * _DissolveSpeed);
　　　　　　　　　　　float noiseValue = tex2D(_NoiseTex,i.uv).r;
　　　　　　　　　　　if(noiseValue <= DissolveFactor)
　　　　　　　　　　　{
　　　　　　　　　　　　　　discard;
　　　　　　　　　　　}

                　　float EdgeFactor = saturate((noiseValue - DissolveFactor)/(_EdgeWidth*DissolveFactor));
                　　float4 BlendColor = texColor * _EdgeColor;
　　　　　　　　　　　 texColor = lerp(texColor,BlendColor,1 - EdgeFactor);
                 }
                 return texColor;

            }
            ENDCG
        }
    } 

    FallBack Off
}

　　通过外部的设置material中的_DissolveStartTime,我们可以控制消融的开始与否，这儿在对消融系数求解的时候，我改为相乘，这样消融的速度就是正确的表明速度。

3、用透明通道来实现的消融

　　以上两种shader都是基于一张无序图来判定是否消融，如果我们需要做一种透明度逐渐消散的效果，直接采用discard会显得很生硬，不能实现不透明，半透明，透明这样的逐渐消散的效果。如果我们需要用透明的方式来实现消融。这儿我给出一种用透明度实现的消融shader的实现，主要也是通过两张贴图的采用和某些通道值得对比来控制混合的alpha通道。

　　代码如下：

Shader"Z/DissolveWithBlend"
{
    Propertise{
        _Color("Color&Alpha",Color)=(,,,)
        _MainTex("MainTex",2D)="white"{}
        _Mask("Mask",2D)="white"{}
        _AlphaFactor("AlphaFactor",Float)=0.0
       }
      Subshader{
          Tags{"Queue"="Transparent" "IgnoreProjector"="True""RenderType"="Transparent"}
           Pass{
                 Tags{"LigthMode"="ForwardBase"}
                  Blend SrcAlpha OneMinusAlpha
                  Cull Front
                  ZWrite off
                 CGPROGRAM
                 #include "UnigytCG.cginc"
                 #pragma vertex vert
                 #pragma fragment frag
                   sampler2D _MainTex;
                   float4 _MainTex_ST;
                   sampler2D _Mask;
                   float4 _Mask_ST;
                 struct a2v{
                     float4 vertex:POSITION;
                     float2 texcoord:TEXCOORD0;
                 }
                 struct v2f{
                      float4 pos:SV_POSITION;
                      float2 uv0:TEXCOORD0;
                      float2 uv1:TEXCOORD1;
                  }

                 v2f vert(a2v i){
                       v2f o;
                       o.pos = mul(UNITY_MATRIX_MVP,i.vertex);
                       o.uv0 = TRANSFORM_TEX(i.texcoord,_MainTex);
                       o.uv1 = TRANSFORM_TEX(i.texcoord,_Mask);
                  }
                  fixed4 frag(v2f i):Color{
                       float4 _mainVar = tex2D(_MainTex,i.uv0);
                       float4 _maskVar = tex2D(_Mask,i.uv1);
                       float3  emissive = _Color.rgb * _mainVar.rgb;
                       return fixed4(emissive,_Color.a * _mainVar.a * step(maskVar.r,_AlphaFactor));

                 }
　　　　　　　　　　ENDCG
           }
      }
　　　　FallBack"Diffuse"
}                                                                                            

　　基本的操作就是通过设置颜色的alpha通道的透明度，来实现一种用透明度控制的消融效果。当然，这样的shader对于时间的控制，是需要这个特效外部的particle组件来控制的，这里没有设置对时间的操作。