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    2016-12-07 14:24:48
    Unity3D教程:教你如何利用Shader来进行3D角色的渲染 ...Posted on 2013年05月09日 by U3d / Unity3D ...本文主要介绍一下如何利用Shader来渲染游戏中的3D角色,以及如何利用Unity提供的Surface Shader来书写自

    http://www.manew.com/4982.html


    Unity3D教程:教你如何利用Shader来进行3D角色的渲染

    Posted on 2013年05月09日 by U3d / Unity3D 基础教程 /被围观 1,901 次

    本文主要介绍一下如何利用Shader来渲染游戏中的3D角色,以及如何利用Unity提供的Surface Shader来书写自定义Shader。

    一、从Shader开始

    1、通过Assets->Create->Shader来创建一个默认的Shader,并取名“MyShader”。

    Unity3D教程:3D角色的渲染

    Unity3D教程:3D角色的渲染

    2、将MyShader打开即可看见Unity默认的Shader代码

       
    01
    Shader "Custom/MyShader" {
    02
    Properties {
    03
    _MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" {}
    04
    }
    05
    SubShader {
    06
    Tags { "RenderType"="Opaque" }
    07
    LOD 200
    08
    CGPROGRAM
    09
    #pragma surface surf Lambert
    10
    sampler2D _MainTex;
    11
    struct Input {
    12
    float2 uv_MainTex;
    13
    };
    14
    void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o) {
    15
    half4 c = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex);
    16
    o.Albedo = c.rgb;
    17
    o.Alpha = c.a;
    18
    }
    19
    ENDCG
    20
    }
    21
    FallBack "Diffuse"
    22
    }

    3、将该Shader赋给一个角色,就可以看到该Shader所能表达出的Diffuse渲染效果。

    Unity3D教程:3D角色的渲染

    Unity3D教程:3D角色的渲染

    4、接来我们将以此默认Shader作为蓝本,编写出自定义的Shader。另外,该Shader所用到的参数,我们将在下一章节进行说明。

    二、实现多种自定义渲染效果

    1、 BumpMap效果

    如果想实现Bump Map效果,可对上述的Shader做如下修改:

    1.1 在属性Properties中加入:

       
    1
    Properties {
    2
    _MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" {}
    3
    _BumpMap("Bumpmap", 2D) = "bump" {}
    4
    }

    1.2 在SubShader的变量中也进行相应修改:

       
    1
    sampler2D _MainTex;
    2
    sampler2D _BumpMap;
    3
    struct Input {
    4
    float2 uv_MainTex;
    5
    float2 uv_BumpMap;
    6
    };

    1.3 最后修改surf函数,加入对Normal分量的计算:

       
    1
    void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o) {
    2
    "white-space: pre;"> half4 c = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex);
    3
    o.Albedo = c.rgb;
    4
    o.Alpha = c.a;
    5
    o.Normal = UnpackNormal (tex2D (_BumpMap, IN.uv_BumpMap));
    6
    }

    这样,角色的材质部分即可变为如下形式(暂定BumpMap的Shader名为“MyShader1”):

    Unity3D教程:3D角色的渲染

    Unity3D教程:3D角色的渲染

    然后,根据Base图来创建其Normal Map图,并拖入到BumpMap中即可。BumpMap的效果显示如下:

    Unity3D教程:3D角色的渲染

    Unity3D教程:3D角色的渲染

    说明:

    (1)首先是title的解释

       
    1
    Shader "Custom/MyShader1"

    这种表示表明了该Shader在编辑器中的显示位置,例如我们可在如下地方找到该Shader。

    Unity3D教程:3D角色的渲染

    Unity3D教程:3D角色的渲染

    (2)其次是Properties

       
    1
    Properties {
    2
    _MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" {}
    3
    _BumpMap("Bumpmap", 2D) = "bump" {}
    4
    }

    Properties可通过如下语义进行声明:

    name ("displayname", property type) = default value

    “name” 是与Shader脚本中对应的名字

    “display name”是在材质视图中所显示的名字

    “propertytype”是指该property的类型,一般可有如下几种类型:Range,Color,2D,Rect,Cube,Float和Vector

    “defaultvalue”是指该property的默认值

    这里需要注意的是,如果你在Properties中加入了新的属性,那么你需要在CGPROGRAM中的SubShader中加入同样名字的参数。

    (3)接下来是“LOD”语义词的解释。

    这里的“LOD”主要是指Shader的LOD程度,即对于超出该范围的物体将不再通过该Shader进行渲染,具体的Shader LOD说明可以参见:Unity3D翻译——Shader Level of Detail

    (4)我们在SubShader中还加入了

       
    1
    sampler2D _BumpMap;
    2
    float2 uv_BumpMap;

    其中,_BumpMap是为了关联Properties中的_BumpMap属性。

    而uv_BumpMap,是为了获取BumpMap图中的uv坐标。

    (5)最后,我们在surf函数中获取每个顶点的纹理信息以及法线信息,这些信息将被应用于接下来的Vertex Fragment和Pixel Fragment。

       
    1
    void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o) {
    2
    half4 c = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex);
    3
    o.Albedo = c.rgb;
    4
    o.Alpha = c.a;
    5
    o.Normal = UnpackNormal (tex2D (_BumpMap, IN.uv_BumpMap));
    6
    }

    其中,tex2D函数可以读取纹理_MainTex中的IN.uv_MainTex坐标位置的像素颜色值。

    Albedo和Alpha分别获取该像素的RGB值和Alpha值,其中“Albedo”是一个漫反射参数,它表示一个表面的漫反射能力,即一个表面上出射光强与入射光强的比值。具体介绍可见:http://en.wikipedia.org/wiki/Albedo

    2、  Blinn-Phong效果

    如果想实现Blinn-Phong效果,可对上述的Shader做如下修改:

    2.1  在属性Properties中加入:

       
    1
    _AmbientColor ("Ambient Color", Color) = (0.1, 0.1, 0.1, 1.0)
    2
    _SpecularColor ("Specular Color", Color) = (0.12, 0.31, 0.47, 1.0)
    3
    _Glossiness ("Gloss", Range(1.0,512.0)) = 80.0

    2.2  在SubShader的变量中也加入相应修改:

       
    1
    fixed4 _AmbientColor;
    2
    fixed4 _SpecularColor;
    3
    half _Glossiness;

    2.3  最后修改surf函数,进行如下修改:

       
    1
    fixed4 c = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex);

    这里将原有的half4替换为fixed4,这样做是为了提高渲染的性能,因为fixed的精度较之half要低,更高的精度意味着更大的计算量,而这里fixed的精度已经足够,所以使用fixed替代half4,从而来降低计算消耗,增加渲染性能。

    2.4  将“#pragma surface surf Lamber”改成“#pragma surfacesurf CustomBlinnPhong”,同时加入与其对应的LightingCustomBlinnPhong函数来计算顶点光照。

       
    01
    inline fixed4 LightingCustomBlinnPhong (SurfaceOutput s, fixed3 lightDir, fixed3 viewDir, fixed atten) 
    02
    {
    03
    fixed3 ambient = s.Albedo * _AmbientColor.rgb;
    04
     
    05
    fixed NdotL = saturate(dot (s.Normal, lightDir)); 
    06
    fixed3 diffuse = s.Albedo * _LightColor0.rgb * NdotL;
    07
     
    08
    fixed3 h = normalize (lightDir + viewDir); 
    09
    float nh = saturate(dot (s.Normal, h)); 
    10
    float specPower = pow (nh, _Glossiness);
    11
    fixed3 specular = _LightColor0.rgb * specPower * _SpecularColor.rgb;
    12
     
    13
    fixed4 c;
    14
    c.rgb = (ambient + diffuse + specular) * (atten * 2);
    15
    c.a = s.Alpha + (_LightColor0.a * _SpecularColor.a * specPower * atten);
    16
    return c;
    17
    }

    该函数的名称为什么不是“CustomBlinnPhong”呢?这是因为该函数虽然是由“#pragma surface surf CustomBlinnPhong”来调用,但是为了让该函数可以正常工作,我们需要在其名称前加入“Lighting”关键字,这样Unity才能识别出这是一个自定义的光照函数。

    通过以上设置,角色的材质部分即可变为如下形式(暂定该Shader名为“MyShader2”):

    Unity3D教程:3D角色的渲染

    Unity3D教程:3D角色的渲染

    其显示效果如下:

    Unity3D教程:3D角色的渲染

    Unity3D教程:3D角色的渲染

    3、  边缘光照(Rim Light)和卡通渲染(Toon Shading)

    可以通过对上述Shader做以下改进,来达到这种效果:

    3.1  在属性Properties中加入:

       
    1
    _RimColor ("Rim Color", Color) = (0.12, 0.31, 0.47, 1.0) 
    2
    _RimPower ("Rim Power", Range(0.5, 8.0)) = 3.0 
    3
    _Ramp ("Shading Ramp", 2D) = "gray" {}

    3.2  在SubShader的变量中也加入相应修改:

       
    01
    sampler2D _MainTex;
    02
    sampler2D _BumpMap;
    03
    sampler2D _Ramp;
    04
     
    05
    fixed4 _AmbientColor;
    06
    fixed4 _SpecularColor;
    07
    half _Glossiness;
    08
     
    09
    fixed4 _RimColor;
    10
    half _RimPower;
    11
     
    12
    struct Input {
    13
    float2 uv_MainTex;
    14
    float2 uv_BumpMap;
    15
    half3 viewDir; 
    16
    };

    3.3  修改surf函数,进行如下修改:

       
    1
    void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o) {
    2
    fixed4 c = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex);
    3
    o.Albedo = c.rgb;
    4
    o.Alpha = c.a;
    5
    o.Normal = UnpackNormal (tex2D (_BumpMap, IN.uv_BumpMap));
    6
    fixed rim = 1.0 - saturate (dot (normalize(IN.viewDir), o.Normal));
    7
    o.Emission = (_RimColor.rgb * pow (rim, _RimPower));
    8
    }

    这里主要是用来计算边缘光照的,首先通过视线与法线的夹角来找到模型的边缘,然后再根据距离的远近来控制发射光的强度。

    3.4  将“#pragma surface surf CustomBlinnPhong”改成“#pragma surfacesurf CustomBlinnPhong exclude_path:prepass”,同时在LightingCustomBlinnPhong函数来修改漫反射光的计算,来达到卡通渲染的效果。

       
    1
    fixed NdotL = saturate(dot (s.Normal, lightDir)); 
    2
    fixed diff = NdotL * 0.5 + 0.5;
    3
    fixed3 ramp = tex2D (_Ramp, float2(diff, diff)).rgb;
    4
    fixed diffuse = s.Albedo * LightColor0.rgb * ramp;

    通过以上设置,角色的材质部分即可变为如下形式(暂定该Shader名为“MyShader3”):

    Unity3D教程:3D角色的渲染

    Unity3D教程:3D角色的渲染

    其显示效果如下:

    Unity3D教程:3D角色的渲染

    Unity3D教程:3D角色的渲染

    可以看出边缘光照的效果,同时还可以看出明显的明暗变化的卡通渲染效果。

    三、       小结

    综上所述,本文已经给出了人物的几种基本渲染方法及其Shader实现,在这里我并没有去分析每种渲染效果的原理,而仅是从实际出发,直接给出对应的简单实现方法。如果想要对光照模型进行深入理解,可以Google搜索其原理进行了解。最后,给出各种渲染方法的对比图,显示如下:

    Unity3D教程:3D角色的渲染

    Unity3D教程:3D角色的渲染

    本系列文章由 Unity公司开发支持工程师Amazonzx 编写,原文链接


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  • UNITY渲染基础

    2019-01-12 17:46:59
    Unity官方在2018版本中发布了许多可以大幅增强Unity渲染能力的功能。不同的用户都有望获得一些新功能。例如: 为美术人员提供的可视化工具,或是为底层工程师提供的更强大的渲染控制。   以下是几个范例: Post-...

    何为渲染?

    所有我们能看到的东西都是需要进行渲染的。
    比如:天空盒,场景模型,角色模型,特效......
    如果没有渲染,游戏世界将是一片黑暗。

    Unity官方在2018版本中发布许多可以大幅增强Unity渲染能力的功能。不同的用户都有望获得一些新功能。例如: 为美术人员提供的可视化工具,或是为底层工程师提供的更强大的渲染控制。

     

    以下是几个范例:

    Post-processing Stack后期处理特效包

    Post-processing Stack后期处理特效包已做改进,以提供更好的效果质量,以及自动化体积混合功能。它强大的重写栈和弹性框架,使开发者可以编写和分发自定义效果。它与轻量级渲染管线、高清晰渲染管线以及内置渲染管线兼容。

    Unity Shader Graph着色器视图

    以往能在Unity中创作着色器的都是具有编程能力的人。在Unity 2018中,这一现状正在改变。

    开发者可以使用Shader Graph着色器视图可视化地构建着色器。无需手工编写代码,而是在图形网络中创建和连接节点。图形框架会对这些更改做出实时反馈,它足够简单,新用户也能即刻上手着色器制作。

    Shader Graph着色器视图系统可以和LT和HD渲染管线一起使用,也可以扩展与任何其它自定义的渲染管线一起使用,它拥有一个开放架构,可编写自定义节点。

    HD Rendering Pipeline高清渲染管线

    HD Rendering Pipeline高清晰渲染管线是一种在Unity 2018.1中可用的able Render Pipeline。HDRP是一种现代渲染管线,设计时同时考虑了PBR、线性光照、HDR光照。它使用一种可配置混合平铺(Tile) / 集群延迟(Cluster deferred)/正向光照(Forward lighting)架构构建。

    HDRP在Unity内置功能上增加了一些特性,改进了光照、反射探头和标准材质的选项。它提供了诸如Anisotropy、Subsurface scattering、Clear Coating这样的高级材质,以及对高级光照的支持,例如Area lights区域光。

    更多unity2018的功能介绍请到paws3d学习中心查找。链接https://www.paws3d.com/learn/,也可以加入unity学习讨论群935714213

    近期更有资深开发人士直播分享unity光照部分的开发经验,详情请进入官网或加入QQ群了解

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  • Unity渲染顺序解析

    2020-09-11 16:27:57
    Unity渲染顺序Unity引擎中影响渲染顺序的因素有:Camera Depth透明、不透明物体分隔同一个相机下Sorting LayerOrder In LayerRenderQueue深度排序。按照包围盒的深度进行排序深度补间其他排序手段Unity2018后: ...

    Unity引擎中影响渲染顺序的因素有:

    Camera Depth

    多相机控制,相机组件上设置的相机深度,深度越大越靠后渲染。

    透明、不透明物体分隔

    RenderQueue 2500是透明与不透明的分水岭。

    同一个相机下

    Renderqueue小于2500的物体 始终在 Renderqueue大于2500之前绘制。

    Sorting Layer

    Tags & Layers设置中可见。如果Camera相同,那接下来就看Sorting Layers,越低越早绘制。
    Sorting Layers是通过RenderersortingLayerName属性设置的。
    全局Soring LayersEdit->ProjectSettings->Tags&Layers中设置
    可以通过代码设置 render.sortingLayerName=”Effect” 运行时设置物体的sortinglayer,如果在粒子系统中看,可以看到Render项的Sorting Layers下拉表单中会列出所有的Sorting Layers的名字

    Order In Layer

    相对于Sorting Layer的子排序,用这个值做比较时只有都在同一层时才有效。
    soringOrder也是Render的一个属性,这个order是设置一个数字,数字越大,越在上面显示。

    RenderQueue

    Shader中对Tags设置的“Queue”。如果上述几项都相同,那就要看renderQueue了,renderQueureMaterial的一个属性,其实就是Shader中的renderQueue,这个也是一个int属性,数值越小,越靠前渲染。
    Unity5以后,每个材质中都可以设置renderq参数。

    深度排序。按照包围盒的深度进行排序

    不透明物体由近到远排序优先
    透明物体由远到近排序优先
    按照包围盒的中心点的深度进行排序

    深度补间

    SortBias,当两个包围盒中心点深度值相同或者很近的物体在一起时,排序有可能出错(不一定哪个在前)所以对于z值/强制顺序(修改引擎代码)可以进行微调。

    总结:

    其他排序手段

    Unity2018后:

    可编程渲染管线——LWRP轻量级渲染管线。可以自定义管线控制排序。。。
    材质排序
    unity中可能没有,以前做自研引擎时会在上述顺序的基础上增加相同材质或shader的排序,降低切换drawcall引发的上下文切换。

    三角形面的顺序
    qq飞车在引擎中加入了基于三角形距离排序,动态控制IndexBuffer,可以控制同一个Drawcall中三角形的渲染顺序。UE4中也增加了类似的控制手段。

    在这里插入图片描述
    /

    展开全文
  • unity 渲染第一步

    2019-09-22 07:24:18
    unity 渲染第一步 unity 不是将宇宙投影到水晶球里,而是:将整个 view frustum投影成一个 cube 。------ 《unity 渲染箴言》 观察一下,整个 view frustum 以及里...

    unity 不是将宇宙投影到水晶球里,而是:将整个 view frustum 投影成 一个 cube 。------ 《unity 渲染箴言》 

     

     

     

     

     

    观察一下,整个 view frustum 以及里面 的方块,像不像宇宙中的一个星球,现在,整个 view frustum 是一个奇怪的形状,这个我们不喜欢,我们喜欢方方正正的东西,于是,我们将这个 view frustum 按比例捏成一个

     

    长 宽 高 都是 2 的 正方形,,注意,这里写的是 2, 这就是 unity 干的事情,不要怀疑。

     

    将这个正方形的中心看做原点(0,0,0),于是,里面的方块的顶点,也就在这个扭曲的空间(正方形)里有了新的坐标,这个坐标,很明显,三维,都是不超过(-1,1)的,因为,整个 view frustum 里的东西都被包含在这个正方形里,无法逃脱。

     

    如下图:

     

     

    那么,里面的方块,到底被揉到哪里了呢,这个我不好画出来,只能靠各位想象了。反正就是本来是一个 视锥体(学名:view frustum)包裹了一个方块,经过unity的揉之后,外面的视锥体(学名:view frustum)变成了一个长宽高是2,2,2的正方形,里面的方块也就要相应的变形。。。。各位开动脑筋吧,。。。

     

     

    曰:袖里乾坤大,壶中日月长。

      ----- 《中国古人》

     

    posted on 2018-02-13 15:16 一页天书不分说 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏

    转载于:https://www.cnblogs.com/onebook/p/8446718.html

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    2019-08-24 20:32:06
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空空如也

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