UnityShader 初级篇（三）

Unity中的透明效果

学习Unity shader的第三天，继续了解一下shader的透明效果。

Unity Shader 的渲染顺序

Unity为了解决渲染顺序问题提供了渲染队列（render queue）这一解决方案，可用SubShader的Queue标签来决定模型归于哪个渲染队列。首先看一下Unity中的几种内置的渲染队列，按照渲染顺序，从先到后进行排序，队列数越小的，越先渲染，队列数越大的，越后渲染。

Background(1000) | 最早被渲染的物体的队列。
Geometry(2000) | 不透明物体的渲染队列。大多数物体都应该使用该队列进行渲染，也是Unity Shader中默认的渲染队列
AlphaTest(2450) | 有透明通道，需要进行Alpha Test的物体的队列，比在Geomerty中更有效。
Transparent(3000) | 半透物体的渲染队列。一般是不写深度的物体，Alpha Blend等的在该队列渲染。
Overlay (4000) | 最后被渲染的物体的队列，一般是覆盖效果，比如镜头光晕，屏幕贴片之类的。

透明度测试

通常，会在片元着色器中使用clip函数来进行透明度测试，clip是CG中的一个函数

在Properties语义块中声明一个范围在[0,1]之间的属性_Cutoff:

_Cutoff参数用于决定调用clip进行透明度测试时使用的判断条件。它的范围是[0,1]，这是因为纹理像素的透明度就在此范围内
在SubShader语义块中定义了一个Pass语义块

RenderType标签可让Unity把该Shader归入到提前定义的组（这里指TransparentCount组）中，以指明该Shader是一个使用了透明度测试的Shader。
与Properties建立联系，由于_Cutoff的范围在[0,1],因此可使用fixed精度来存储它。
顶点着色器
最重要的透明度测试在片元着色器：

最终效果

在这里插入图片描述

透明度混合

**透明度混合：**这种方法可得到真正的半透明效果。它会使用当前片元的透明度作为混合因子，与已经存储在颜色缓冲中的颜色值进行混合，得到新的颜色，但是透明度混合需要关闭深度写入，这使得要非常小心物体的渲染顺序
为了进行混合，需要使用Unity提供的混合命令——Blend。Blend命令的语义可参考【Unity ShaderLab】Blend混合命令

通常，透明度混合使用的是以下的混合命令
在这里插入图片描述

修改Properties语义块及对应属性变量：
修改SubShader使用的标签：
设置Pass
修改片元着色器

最终效果

在这里插入图片描述
但是当模型本身有复杂的遮挡关系或是包含了复杂的非凸网格时，就会有各种各样因为排序错误而产生的错误的透明效果，如图

这是由于关闭了深度写入造成的，因为这样无法对模型进行像素级别的深度排序，一种解决方法是分割网格，从而可得到一个“质量优等”的网格。但很多情况下这往往不切实际，这时，可让模型像半透明物体一样进行淡入淡出。

开启深度写入的半透明效果

只需要在原来使用的Pass前面再增加一个新的Pass即可：

引入了新的渲染命令——ColorMask。它的语义如下：
ColorMask RGB | A | 0 | 其他任何R、G、B、A的组合
当ColorMask 设为0时，意味着该Pass不写入任何颜色通道，即不会输出任何颜色。这正是所需的——该Pass只需写入深度缓存即可。

最终效果

在这里插入图片描述

ShaderLab的混合命令

先看下混合是如何实现的，当片元着色器产生一个颜色时，可选择与颜色缓存中的颜色进行混合
混合就和两个操作数有关：源颜色（source color）和目标颜色（destination color）。
源颜色，用S表示，指由片元着色器产生的颜色值；目标颜色，用D表示，从颜色缓冲中读取到的颜色值。对其进行混合后得到的输出颜色，用O表示，它会重新写入到颜色缓冲中。需注意谈及混合中的源颜色、目标颜色和输出颜色时，都包含了RGBA四个通道的值，而并非仅仅是RGB通道
想使用混合，必须先开启它。当使用Blend（Blend Off）命令时，除了设置混合状态外也开启了混合。例如在OpenGL中，需使用glEnable(GL_BLEND)来开启混合，但在Unity中，它已经在背后做了这些工作。
源颜色S和目标颜色D，想要得到输出颜色O就必须使用等式计算，这种等式称为混合等式（blend equation）。当进行混合时，需要两个混合等式：一个用于混合RGB通道，一个用于混合A通道。当设置混合状态时，实际上设置的就是混合等式中的操作和因子。在默认情况下，混合等式使用的操作都是加操作，只需再设置一下混合因子即可。由于需两个因子（分别用于混合RGB通道和A通道），每个等式有两个因子（一个用于和源颜色相乘，一个用于和目标颜色相乘），因此一共需要4个因子。
这里可参考 ShaderLab中设置混合因子的命令

双面渲染的透明效果

默认情况下渲染引擎剔除了物体背面（相对于摄像机的方向）的渲染图元，而只渲染了物体的正面。
在Unity中，Cull指令的语法如下：
Cull Back | Front | Off
若设置为Back，那么背对着摄像机的渲染图元就不会被渲染，这也是默认情况下的剔除状态；如果设置为Front，那么那些朝向摄像机的渲染图元就不会被渲染；如果设置为Off，就会关闭剔除功能，那么所有的渲染图元都会被渲染，当由于这时需要渲染的图元数目会成倍增加，因此除非是用于特殊效果，例如这里的双面渲染的透明效果，通常情况是不会关闭剔除功能的。