unity探照灯shader
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写在前面
前段时间美术提了个需求，需要制作一个车灯慢慢照向镜头的效果，受到shadowGun里面God Rays的启发，就有了这个shader。
最终效果如下（录屏的时候貌似把背景音乐也录进去了，大家将就看吧，建议关掉声音）：
原理
这个shader的原理很简单，就是用一个模型来模拟了一个体积光，当模型朝向摄像机时，增加亮度，并且让部分顶点做一点偏移来模拟bloom的感觉，这里我还加入了噪音让光线看起来变化更丰富些。
准备工作
首先需要准备一个用来模拟体积光的模型，网格如下图所示：
其实就是一个圆形的平面，内圈用来模拟光源，外圈用来模拟体积光，我们刷入定点色来控制那些顶点是需要做变化的，如下图所示：
顶点法线要用来判断灯光朝向，全部垂直这个平面即可。
最后再准备一张灯光的贴图和噪音图（噪音图可以参考乐乐女神的这篇文章【图形学】谈谈噪声）
在unity中的实现
shader部分比较简单，直接上代码：
Shader "Mya/GodRays"
{
Properties
{
_Color("Color" , Color) = (1,1,1,1)
_MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
_Noise("Noise" , 2D) = "Black"{}
_NoiseIntensity("Noise Intensity" , float) = 0.2
_NoiseWave("Noise Wave" , vector) = (-1.0,2.0,2.0,-1.0)
_MaxDistance("Distance Max" , float) = 20.0
_MinDistance("Distance Min" , float) = 1.0
_ViewAngleWeight("View Angle weight" , float) = 2
_MaxBrightness("Max Brightness" , Range(0,8)) = 2
_ViewClipRange("View SoftClip Range" , Range(0,1)) = 0.5
_ViewClipNear("Clip Near" , float) = 0.3
}
SubShader
{
Tags { "Queue"="Transparent" "IgnoreProjector"="True" "RenderType"="Transparent" }
LOD 100
Blend One One
//Blend One OneMinusSrcColor
Cull Off
Lighting Off
ZWrite Off
Fog { Color (0,0,0,0) }
Pass
{
CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
#include "UnityCG.cginc"
struct appdata
{
float4 vertex : POSITION;
float2 uv : TEXCOORD0;
fixed4 color : COLOR;
half3 normal :NORMAL;
};
struct v2f
{
float4 pos : SV_POSITION;
float2 uv : TEXCOORD0;
float4 uv_noise : TEXCOORD1;
float4 viewPos : TEXCOORD2;
fixed4 color : COLOR;
};
fixed4 _Color;
sampler2D _MainTex;
float4 _MainTex_ST;
sampler2D _Noise;
float4 _Noise_ST;
half4 _NoiseWave;
half _NoiseIntensity;
half _MaxDistance;
half _MinDistance;
half _ViewAngleWeight;
half _MaxBrightness;
half _ViewClipRange;
half _ViewClipNear;
v2f vert (appdata v)
{
v2f o;
//摄像机空间体中心点的向量
float3 viewSpacecenterDir = -normalize(float3(UNITY_MATRIX_MV[0].w, UNITY_MATRIX_MV[1].w, UNITY_MATRIX_MV[2].w));
//摄像机空间法线
half3 viewSpaceNormalDir = normalize(mul((float3x3)UNITY_MATRIX_MV,v.normal));
//法线与摄像机的夹角 VdotL
half viewAngle = viewSpaceNormalDir.z *0.5 + 0.5;
half powAngle = pow(viewAngle , _ViewAngleWeight);
//把顶点转换到摄像机空间
o.viewPos = mul(UNITY_MATRIX_MV , float4(v.vertex.xyz , 1));
//顶点偏移
o.viewPos.xyz += normalize(lerp( viewSpaceNormalDir , viewSpacecenterDir ,viewAngle ))* (_MinDistance + powAngle * _MaxDistance) * v.color.a;
//转换到裁切空间
o.pos = mul(UNITY_MATRIX_P , o.viewPos );
//主纹理uv
o.uv = TRANSFORM_TEX(v.uv, _MainTex);
//噪音图uv
float2 noiseUV = TRANSFORM_TEX(v.uv, _Noise);
o.uv_noise.xy = noiseUV + _Time.x * _NoiseWave.xy;
o.uv_noise.zw = noiseUV * 0.7 + _Time.x * _NoiseWave.zw;
//用观察角度来控制亮度
o.color = powAngle * _MaxBrightness ;
o.color.a = 1-v.color.a;
return o;
}
fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
{
//当前像素到摄像机的距离
half viewDistance = length(i.viewPos.xyz);
//摄像机软裁剪值
half viewSoftClip = saturate(viewDistance * _ViewClipRange - _ViewClipNear);
//采样噪音图
half noise = (tex2D(_Noise, i.uv_noise.xy) + tex2D(_Noise, i.uv_noise.zw) )* _NoiseIntensity;
//采样主纹理
fixed4 col = tex2D(_MainTex, i.uv) * _Color;
//对亮度进行扰动
col.rgb = saturate((col.rgb - noise) * i.color.rgb * i.color.a) ;
return col * viewSoftClip;
}
ENDCG
}
}
}
我这里是放在摄像机空间来计算，最初是单纯的按照法线方向来作顶点偏移的，后来是感觉不是很想光的感觉，所以加入了摄像机的方向来作插值，这样会有一点光线照向摄像机的感觉。
最后用顶点和摄像机的距离来做了一点过渡，防止模型和摄像机出现明显的穿插。
在unity中预览一下效果：
这里面很多计算都是全凭感觉...大家理解思路就好...
