Unity中URP下实现能量罩（交接处高亮）

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前言

在之前的文章中，我们实现了 深度图 和 抓屏 的使用。我们用这些功能来实现一下能量罩效果。

• Unity中URP下使用屏幕坐标采样深度图

• Unity中URP下抓屏的 开启 和 使用

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一、交接处高亮 原理

1、 我们先用一个球作为能量罩、一个Cube 和 一个 椭球 作为与能量罩交接的物体

2、 这是我们目前场景的深度图

• 我们要实现交接处高亮，使用交接外面的部分，是实现不了的
• 因为，用深度图观察空间下的Z值 和 物体能量罩的观察空间Z轴，得到外面的部分 和 之前的是一致的
• 所以，我们得用 深度图 和 能量罩的观察空间Z轴，来得到 交接处高亮

3、使能量罩为 半透明渲染队列 且 关闭深度写入 不渲染深度图

• 这样能量罩就不被深度图渲染了
  
• 我们就可以使用 深度图观察空间下的Z值 和 能量罩的观察空间Z值 得到 交接的内部区域了

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二、交接处高亮 实现

1、得到深度图

• 申明 深度图 纹理 和 深度图采样器

TEXTURE2D(_CameraDepthTexture);SAMPLER(sampler_CameraDepthTexture);

2、在片元着色器中，对深度图进行纹理采样

float2 uv = i.positionCS.xy/ _ScreenParams.xy;
float4 cameraDepthTex = SAMPLE_TEXTURE2D(_CameraDepthTexture,sampler_CameraDepthTexture,uv);

3、得到深度图 观察空间下的Z值

float depthTex = LinearEyeDepth(cameraDepthTex,_ZBufferParams);

4、得到 深度图 观察空间Z值 和 能量罩观察空间Z值 的 差值

• 由于观察空间是右手坐标系。所以该Z值是负值。
• 能量罩观察空间Z值，需要在顶点着色器中提前计算好，从顶点着色器传入片元着色器
• 差值 = 用深度图观察空间Z值 + 能量罩观察空间Z值

float4 depth = depthTex + i.positionVS.z;

5、用1 - depth得到反色

float4 highLight = 1 - depth;

6、在属性面板定义一个参数用于控制高亮范围

• 相乘节省性能

highLight *= _HighLightFade;

• 指数效果更佳

highLight = pow(highLight,_HighLightFade);

6、在属性面板定义一个Color用于控制高亮颜色

highLight *= _HighLightColor;

三、测试代码

Shader "MyShader/URP/P4_3"
{
    Properties 
    {
        _HighLightColor("HighLightColor",Color) = (0,0,0,0)
        _HighLightFade("HighLight",Float) = 1.0
    }
    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"
        }
        //Blend One One
        ZWrite Off
        Pass
        {
            Name "Unlit"
          
            HLSLPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag
            // 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)
            half4 _HighLightColor;
            half _HighLightFade;
            CBUFFER_END

            
            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;
                float4 screenPos : TEXCOORD1;
                float3 positionVS : TEXCOORD2;
            };
            //v2f vert(Attributes v)
            //顶点着色器
            Varyings vert(Attributes v)
            {
                Varyings o = (Varyings)0;
                float3 positionWS = TransformObjectToWorld(v.positionOS);
                o.positionVS = TransformWorldToView(positionWS);
                o.positionCS = TransformWViewToHClip(o.positionVS);
                
                o.screenPos = ComputeScreenPos(o.positionCS);
                return o;
            }
            //fixed4 frag(v2f i) : SV_TARGET
            //片元着色器
            half4 frag(Varyings i) : SV_TARGET
            {
                //深度图
                //float2 uv = i.screenPos.xy / i.screenPos.w;
                float2 uv = i.positionCS.xy/ _ScreenParams.xy;
                float4 cameraDepthTex = SAMPLE_TEXTURE2D(_CameraDepthTexture,sampler_CameraDepthTexture,uv);
                float depthTex = LinearEyeDepth(cameraDepthTex,_ZBufferParams);
                float depth = depthTex + i.positionVS.z;
                float4 highLight = 1 - depth;
                
                highLight = pow(highLight,_HighLightFade);
                
                highLight *= _HighLightColor;
                return highLight;
            }
            ENDHLSL
        }
    }
}