Unity中URP下实现深度贴花

文章目录

  • 前言
  • 一、场景设置
  • 二、实现思路
    • 1、通过深度图求出像素所在视图空间的Z值
    • 2、通过模型面片的求出像素在观察空间下的坐标值
    • 3、结合两者求出 深度图中像素的 XYZ值
    • 4、再将此坐标转换到模型的本地空间,把XY作为UV来进行纹理采样
  • 三、URP下实现
    • 1、通过深度图求出像素所在视图空间的Z值
    • 2、通过模型面片的求出像素在观察空间下的坐标值
    • 3、结合两者求出 深度图中像素的 XYZ值
    • 4、再将此坐标转换到模型的本地空间,把XY作为UV来进行纹理采样
  • 四、最终效果


前言

在游戏中,有很多用到贴画的地方。比如:地面污渍、地面喷漆、地面血迹、魔法阵、地裂等效果。
我们在这篇文章中,来用深度图实现一下贴画的效果。


一、场景设置

  • 使用之前的棋盘格设置一个场景,且在场景中,增加一些物体,来给贴花吸附。
  • 然后,我们创建一个面片用于承载贴花Shader
  • 我们要实现的贴花效果是会吸附在物体上的。
  • 但是,我们目前的面片没有这个功能,我们接下来就需要来实现贴花的吸附功能。
    在这里插入图片描述

二、实现思路

1、通过深度图求出像素所在视图空间的Z值

2、通过模型面片的求出像素在观察空间下的坐标值

3、结合两者求出 深度图中像素的 XYZ值

4、再将此坐标转换到模型的本地空间,把XY作为UV来进行纹理采样


三、URP下实现

1、通过深度图求出像素所在视图空间的Z值

  • 在URP设置中,开启深度图
    在这里插入图片描述
  • 申明 纹理 和 采样器

TEXTURE2D(_CameraDepthTexture);SAMPLER(sampler_CameraDepthTexture);

  • 在片元着色器,得到观察空间下的深度图Z值

float4 depthVS = 1;
float2 screenUV = i.positionCS.xy / _ScreenParams.xy;
half depthTex = SAMPLE_TEXTURE2D(_CameraDepthTexture,sampler_CameraDepthTexture,screenUV);
half depthZ = LinearEyeDepth(depthTex,_ZBufferParams);
depthVS.z = depthZ;

2、通过模型面片的求出像素在观察空间下的坐标值

  • 这步需要在 顶点着色器中完成
  • 在 片元着色器输入结构体 中,增加一条用于存储 模型观察空间坐标值

float3 positionVS : TEXCOORD3;

  • 在片元着色器中,将模型顶点 本地空间 转化为 观察空间

o.positionVS = TransformWorldToView(TransformObjectToWorld(o.positionOS));

3、结合两者求出 深度图中像素的 XYZ值

  • 我们来推导一下公式
    在这里插入图片描述
  • P P P 是模型上的点在观察空间下的值
  • W z W_z Wz 是深度图在观察空间下的Z值
  1. 我们先在 X o Z XoZ XoZ 平面下求出我们的 W x W_x Wx
    P z W z = P x W x \frac{P_z}{W_z}=\frac{P_x}{W_x} WzPz=WxPx
    W x = P x W z P z W_x = \frac{P_xW_z}{P_z} Wx=PzPxWz
    P z P_z Pz 为负数, W z W_z Wz为正数
    我们需要的比值只是一个长度关系。所以,需要乘以一个 − 1 -1 1
    W x = P x W z − P z W_x = \frac{P_xW_z}{-P_z} Wx=PzPxWz

  2. 然后,在 Y o Z YoZ YoZ 平面下求出我们的 W y W_y Wy
    W y = P y W z − P z W_y = \frac{P_yW_z}{-P_z} Wy=PzPyWz

depthVS.xy = i.positionVS.xy*depthZ/-i.positionVS.z;

4、再将此坐标转换到模型的本地空间,把XY作为UV来进行纹理采样

float4 depthWS = mul(unity_CameraToWorld,depthVS);
float4 depthOS = mul(unity_WorldToObject,depthWS);
float2 uv = depthOS.xy+0.5;
half4 mainTex = SAMPLE_TEXTURE2D(_MainTex,sampler_MainTex,uv);


四、最终效果

请添加图片描述

//深度贴花
Shader "MyShader/URP/P4_4_2"
{Properties{[Header(MainTex)]_MainTex("MainTex",2D) = "white"{}}SubShader{Tags{//告诉引擎,该Shader只用于 URP 渲染管线"RenderPipeline"="UniversalPipeline"//渲染类型"RenderType"="Transparent"//渲染队列"Queue"="Transparent"}Pass{Blend One OneZWrite OffName "Unlit"HLSLPROGRAM#pragma vertex vert#pragma fragment frag#pragma multi_compile_fog// Pragmas#pragma target 2.0// Includes#include "Packages/com.unity.render-pipelines.core/ShaderLibrary/Color.hlsl"#include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Core.hlsl"#include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Input.hlsl"CBUFFER_START(UnityPerMaterial)float4 _MainTex_ST;CBUFFER_ENDTEXTURE2D(_MainTex);SAMPLER(sampler_MainTex);TEXTURE2D(_CameraDepthTexture);SAMPLER(sampler_CameraDepthTexture);//struct appdata//顶点着色器的输入struct Attributes{float3 positionOS : POSITION;float2 uv : TEXCOORD0;};//struct v2f//片元着色器的输入struct Varyings{float4 positionCS : SV_POSITION;float2 uv : TEXCOORD0;float fogCoord : TEXCOORD1;float3 positionOS : TEXCOORD2;float3 positionVS : TEXCOORD3;};//v2f vert(Attributes v)//顶点着色器Varyings vert(Attributes v){Varyings o = (Varyings)0;o.positionCS = TransformObjectToHClip(v.positionOS);o.uv = TRANSFORM_TEX(v.uv, _MainTex);o.fogCoord = ComputeFogFactor(o.positionCS.z);o.positionOS = v.positionOS;//2、通过模型面片的求出像素在观察空间下的坐标值o.positionVS = TransformWorldToView(TransformObjectToWorld(o.positionOS));return o;}//fixed4 frag(v2f i) : SV_TARGET//片元着色器half4 frag(Varyings i) : SV_TARGET{//思路:float4 depthVS = 1;//1、通过深度图求出像素所在视图空间的Z值float2 screenUV = i.positionCS.xy / _ScreenParams.xy;half4 depthTex = SAMPLE_TEXTURE2D(_CameraDepthTexture, sampler_CameraDepthTexture, screenUV);half depthZ = LinearEyeDepth(depthTex.r, _ZBufferParams);//2、通过模型面片的求出像素在观察空间下的坐标值//这个在顶点着色器中完成//3、结合两者求出 深度图中像素的 XYZ值depthVS.z = depthZ;depthVS.xy = i.positionVS.xy * depthZ / -i.positionVS.z;//4、再将此坐标转换到模型的本地空间,把XY作为UV来进行纹理采样float4 depthWS = mul(unity_CameraToWorld, depthVS);float4 depthOS = mul(unity_WorldToObject, depthWS);float2 uv = depthOS.xy + 0.5;half4 col = 0;half4 mainTex = SAMPLE_TEXTURE2D(_MainTex, sampler_MainTex, uv);col += mainTex;return col;}ENDHLSL}}
}

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