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【Unity Shaders】Transparency —— 使用渲染队列进行深度排序

2024-07-11 02:14:04   230人阅读

本系列主要参考《Unity Shaders and Effects Cookbook》一书（感谢原书作者），同时会加上一点个人理解或拓展。

这里是本书所有的插图。这里是本书所需的代码和资源（当然你也可以从官网下载）。

========================================== 分割线 ==========================================



写在前面


为了让我们真正明白透明度，我们需要了解一下深度排序，或者说，对象的绘制顺序。Unity允许我们控制一个特定对象绘制到屏幕上的顺序，因此我们可以更好地控制哪些对象应该覆盖在其他对象上。你可以把绘制顺序理解成Photoshop中的图层的概念。在处理透明度或者类似界面对象的元素时，绘制顺序尤其重要。

本篇将会讲解如何使用Unity内置的标签（tags）来利用这个分层化的方法去渲染你的对象。这是非常重要的，因为你将会更好地控制你的对象是如何被绘制到游戏界面的。



准备工作



  1. 创建一个新的场景，以及两个球体，并且让它们排在一条线上。我们的目标是（没有蛀牙！），无论它们在3D空间中的实际坐标是什么，我们可以随你所欲地安排它们的绘制顺序，即谁在谁的上面。
  2. 为了可以看出修改绘制顺序发生的变化，我们还需要至少两个Shaders。所以，我们创建两个新的Shaders，并可以分别分别命名为Depth001和Depth002。
  3. 你的场景应该看起来和下面图片类似。




实现



Shader部分的代码实际上很简单；它仅仅需要两行新代码就可以了。

  1. 首先我们需要生命这个对象将会被绘制到那个渲染队列中。为了做到这一点，我们需要修改Tags{}块，也就是在SubShader{}的内部：
    Tags { "Queue"="Geometry-20" }
  2. 然后，我们需要告诉Unity，我们想要自己控制这个对象的渲染顺序，而不想写到深度缓存中。在上一步代码的下面添加如下代码：
    ZWrite Off
  3. 保存，返回Unity查看。你将会发现其中一个球体出现在所有对象的后面，甚至当它的3D空间中的实际坐标在所有对象前面时也是一样。如下图所示：


最后，完整代码如下：
Shader "Custom/Depth001" {
	Properties {
		_MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" {}
	}
	SubShader {
		Tags { "Queue"="Geometry-20" }
		
		ZWrite Off
		
		LOD 200
		
		CGPROGRAM
		#pragma surface surf Lambert

		sampler2D _MainTex;

		struct Input {
			float2 uv_MainTex;
		};

		void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o) {
			half4 c = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex);
			o.Albedo = c.rgb;
			o.Alpha = c.a;
		}
		ENDCG
	} 
	FallBack "Diffuse"
}



解释


默认情况下，Unity会基于对象距离摄像机的远近来排序你的对象。因此，当一个对象离摄像机越近，它就会优先绘制在其他更远的对象上面。对于大多数情况这是有效并合适的，但是在一些特殊情况下，你可能想要自己控制对象的绘制顺序。而使用Tags{}块我们就可以得到这样的控制。

Unity提供给我们一些默认的渲染队列，每一个对应一个唯一的值，来指导Unity绘制对象到屏幕上。这些内置的渲染队列被称为Background, Geometry, AlphaTest, Transparent, Qverlay。这些队列不是随便创建的，它们是为了让我们更容易地编写Shader并处理实时渲染的。下面的表格描述了这些渲染队列的用法：

渲染队列渲染队列描述渲染队列值
Background这个队列被最先渲染。它被用于skyboxes等。1000
Geometry这是默认的渲染队列。它被用于绝大多数对象。不透明几何体使用该队列。2000
AlphaTest通道检查的几何体使用该队列。它和Geometry队列不同，对于在所有立体物体绘制后渲染的通道检查的对象，它更有效。2450
Transparent该渲染队列在Geometry和AlphaTest队列后被渲染。任何通道混合的（也就是说，那些不写入深度缓存的Shaders）对象使用该队列，例如玻璃和粒子效果。3000
Overlay该渲染队列是为覆盖物效果服务的。任何最后被渲染的对象使用该队列，例如镜头光晕。4000

因此，一旦你知道你的对象属于哪一个渲染队列，你就可以指定它的内置渲染队列标签。我们的Shader使用了Geometry队列，因此我们这样写：Tags { "Queue"="Geometry" }。但是，我们希望告诉我们的对象在我们的Geometry队列中的所有对象后面、Background队列对象的前面被绘制，因此我们修改为Tags { "Queue"="Geometry-20" }。这样就告诉Unity，我们想要把这个对象当成一个立体物体，但是请在所有其他不透明对象后面渲染。

注意：Geometry对应的队列值是2000，所以"Geometry-20"意味着使用队列值为1980的队列，而数值越小意味着越先被渲染，也就会被后面渲染的对象遮挡。

最后，我们还要在SubShader块中声明ZWrite标签。这告诉Unity，我们想要重写对象的深度排序，并且我们将会为它指定一个新的渲染队列。因此，我们就简单的把ZWrite值设为Off。（不设就没有效果）


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