Unity中二次元渲染算法总汇

Unity在5.0版本升级了基于物理的着色器，能很大程度的提升游戏开发者在写实类游戏中的画面效果，可是在国内强力游戏厂商都有自己的一套特殊渲染方式，比如知名的《崩坏3》。本篇文章就总结了博毅创为教育集团在二次元渲染上的所有成就。

1.Ramp Map

原理，讲Dot(Normal,LightDirection)从(-1,1)的范围重映射到(0,1)之间。使用重映射的值对贴图进行采样。Shader Forge实现如图。除了在Dot(Normal,LightDirection)上可以采样，我们还可以将边缘光的值也纳入考量，这样就可以完整对一个2D贴图进行采样。

主要使用范围。将漫反射从纯粹的黑白变化到具有风格化感觉的贴图上。

《军团要塞2》

使用的Ramp Map

2.外轮廓线

使用特殊的Pass绘制一遍物体。这个Pass不进行背面剔除而是进行正面剔除。

ShaderForge实现

轮廓线绘制代码

1. Tags {

2. "RenderType"="Opaque"

3. }

4. Pass {

5. Name "Outline"

6. Tags {

7. }

8. Cull Front

9.

10. CGPROGRAM

11. #pragma vertex vert

12. #pragma fragment frag

13. #include "UnityCG.cginc"

14. #pragma fragmentoption ARB_precision_hint_fastest

15. #pragma target 3.0

16. uniform float _OutLineWidth;

17. uniform float4 _OutLineColor;

18. struct VertexInput {

19. float4 vertex : POSITION;

20. float3 normal : NORMAL;

21. };

22. struct VertexOutput {

23. float4 pos : SV_POSITION;

24. };

25. VertexOutput vert (VertexInput v) {

26. VertexOutput o = (VertexOutput)0;

27. o.pos = UnityObjectToClipPos( float4(v.vertex.xyz + v.normal*_OutLineWidth,1) );

28. return o;

29. }

30. float4 frag(VertexOutput i) : COLOR {

31. return fixed4(_OutLineColor.rgb,0);

32. }

33. ENDCG

34. }

粘贴到subshader即可使用

3.边缘光RimLight

max(0,dot(viewDir, normal))^Strength在物体边缘增加一层光效或用于对人物照明的补充。

Shader Forge实现

效果

4.Tone Based Shading

公式中α,β,Kblue,Kyellow,kd都是可调节参数。主要使用在接近插画类的渲染中，用于创建过渡自然的场景，比如《纪念碑谷》一类的

5. 日式赛璐璐着色

模拟日式赛璐璐画法中阴影中的色彩和普通色彩分离的一个效果。色彩分为高光部，亮部，影部三部分。

现在资料中，GUILTY GEAR Xrd算实现得最好的。片元着色器部分伪代码如下

dark = dot(normal,lightDir)*AO*Shadow;

Color_shadow = Color_Light*ShadowAdjust;

LightTerm = dark<threshlod?Color_shadow:Color_Light;

Shadow来源于阴影贴图,Color_Light来源于底色贴图.ShadowAdjust来源于底色处于阴影环境中的调整。

完整Color =LightTerm+Specluar;

Specular使用标准的Blinn-phong光照模型。

实践中会将上述所有内容整合起来完成GGXRD中的二次元渲染

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