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解读Unity中的CG编写Shader系列4——unity中的圆角矩形shader
上篇文章中我们掌握了表面剔除和剪裁模式
这篇文章将利用这些知识实现一个简单的,可是又非经常常使用的样例:把一张图片做成圆角矩形
例3:圆角矩形Shader
好吧我承认在做这个样例的时候走了不少弯路,因为本人对矩阵的知识掌握已经悉数还给老师,所以一開始用了一些笨办法计算圆角矩形区域。
我们知道TEXTCOORD0是一个以对象为坐标系的坐标,而且范围在该坐标的第一象限,取值为(0,0)到(1,1)
那么我们把每一张图片都看做一张1X1大小的矩形
我们要在1X1大小的矩形中擦除4个角,应该是这样:
以左上角为例,我们做一个辅助圆内切于这个角,半径为0.1,那么我们将这个圆擦掉3/4,剩下的黄色弧线与这个角形成的区域就是我们要擦除的区域:
这个道理非常easy,那么我们对4个角分别擦除掉这种区域就能得到一个半径为10%原图尺寸的圆角矩形
我一開始走的弯路就在于计算这个区域,是用4个圆的方程来算呢还是用距离来计算
因为给出4个圆的方程太过于复杂,我这里直接给出计算外点距离算法的示意图:
首先在这个大矩形的内部以4个圆心为顶点做出一个内矩形,心算得边长为0.8
其次忽略内矩形内部的点,在这个红色矩形内给定随意一个蓝色矩形的外点p ,仅仅要可以得到p到蓝色矩形的距离,距离大于0.1(半径),那么就在圆角矩形外部,直接擦除,如图:
我们看p1,p2,p3,3个点到蓝色矩形的距离各自是p1的距离<半径,根号2倍半径>p2的距离>半径,p3的距离等于半径
所以p2在圆角矩形外,p1,p3在圆角矩形内部或边缘,我们将p2擦除掉
当中p3的距离恰好是 p3到4条直线的距离最小值
p1同理
而p2的距离不能再这样计算,而应该是计算p2到4个顶点距离的最小值
按这个算法仅仅要算出全部外点中的点到蓝色矩形区域的距离,然后与半径推断大小,大于则discard就能得到圆角矩形
一開始我依照这个思路得出一个极端无脑的方法:
给定随意一点p,求p到4条直线,4个顶点的距离,然后在8个距离中求最小值作为终于的距离拿来与半径比較
兴奋地写完代码知道我错了,检查了非常久才明确,像p3这样的点,算出来的8个距离中,最小距离并非到顶点的距离,而是到两条边的延长线的距离
于是终于8距离求最小值算法以失败告终
还是得老老实实分情况
那么有几种情况呢
事实上仅仅有1种,可是先按正常逻辑分为2种:
我们来看绿色区域和紫色区域的外点们
1、当外点在紫色区域时,距离应是点到4顶点的距离最小值
2、当外点在绿色区域时,距离应是点到4条直线的距离最小值
依照这个思路那么我们能够对整个 坐标系内的随意点(x,y)进行推断:
1、假设点在白色区域或者绿色区域内, 还计算个毛线距离啊,肯定是不discard啊~~~~(之前我傻乎乎的还真去算了)
2、紫色区域内计算点到4顶点距离,然后取最小值,然后将大于0.1的部分剔除掉
最后我们须要将这个0.1作为变量提取出来,不能写死,这样能够在Inspector中方便调节,或者在script中去设置,也就是给我们的shader定义一个float或rang型的属性
最后代码为:
Shader "Custom/RoundRect" { Properties { //两种内容模式,图片模式 _MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" {} //纯色模式 //_MainColor ("Color", COLOR) = (1,1,1,1) //圆角半径,默觉得0.1 _RoundRadius("Radius",float) = 0.1 } SubShader { Pass{ CGPROGRAM #pragma fragment frag #include "UnityCG.cginc" //获取3个属性 并传值到CG代码段 sampler2D _MainTex; float _RoundRadius; float4 _MainColor; //片段着色器输入结构体(可省略) struct FragInput{ float2 texcoord:TEXCOORD0; }; //片段着色器入口函数 float4 frag(FragInput input) : COLOR { float4 c=tex2D(_MainTex,input.texcoord);//将图片信息按坐标转换成颜色 //float4 c=_MainColor; //纯色 //x,y两个变元,区间均为[0,1] float x=input.texcoord.x; float y=input.texcoord.y; //4条直线的常数部分 float xt=1-_RoundRadius; float xb=_RoundRadius; float yl=_RoundRadius; float yr=1-_RoundRadius; //假设(x,y)不在4条直线构成的矩形中(上图的白色区域) if(!(x<xt&&x>xb&&y>yl&&y<yr)) { //假设(x.y)不在上图的绿色区域 if(!((x<xt&&x>xb) || (y>yl&&y<yr) )) //数学不好,好像推断的复杂了,假设您能够直接写出紫色区域 //的不等式组那么能够简单点 { //计算四个顶点的坐标 float2 plb=float2(_RoundRadius,_RoundRadius); float2 plt=float2(_RoundRadius,1-_RoundRadius); float2 prt=float2(1-_RoundRadius,1-_RoundRadius); float2 prb=float2(1-_RoundRadius,_RoundRadius); //计算x,y分别到4个顶点的距离 float distlb=sqrt(pow((x-plb.x),2)+pow((y-plb.y),2)); float distlt=sqrt(pow((x-plt.x),2)+pow((y-plt.y),2)); float distrt=sqrt(pow((x-prt.x),2)+pow((y-prt.y),2)); float distrb=sqrt(pow((x-prb.x),2)+pow((y-prb.y),2)); //对4个距离取最小值 float dist=min(distlb,distlt); dist=min(dist,distrt); dist=min(dist,distrb); //将大于半径的表面剔除 if(dist>_RoundRadius) discard; } } return c; } ENDCG } } FallBack "Diffuse" }
最后执行的效果,不同Radius不同尺寸的图片进行圆角矩形剔除
当radius设为0.25时我们能够得到一个圆,所以我们的RoundRadius属性能够设置为一个0.01~0.25的rang
因为我是windows系统,mac os下好像有点问题,不知道是不是省略了顶点着色器的问题,发现原因后再来补正
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解读Unity中的CG编写Shader系列4——unity中的圆角矩形shader