【图形学】26 透明效果基础

来源：《UNITY SHADER入门精要》

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1、透明度测试

透明度测试（Alpha Test），这出来的效果不是真的透明，而更像是会使得物体的一部分消失。通过设置一个 Alpha 通道的阈值，不满足条件的片元就直接舍弃，这样，一个物体可能就不会完全的显示。

2、透明度混合

透明度混合（Alpha Blending），这种方法可以得到真正的半透明效果，它会使用当前已有的片元颜色和透明度值进行混合，得到新的颜色。
开启了透明度混合就一定要关闭深度写入，所以必须注意渲染顺序，否则会让透明的物体不会因为在前面而遮挡致使不透明的物体不画。同时，对于透明混合来说，深度缓冲只是只读的。

为了使得半透明的效果正常，我们会对物体的渲染顺序进行排序，然后再渲染：
（1）先渲染所有不透明的物体，此时开启他们的深度测试和深度写入。
（2）对于半透明的物体，按照离摄像机的远近进行排序，然后从后往前渲染这些半透明的物体，此时开启它们的深度测试，但是关闭深度写入。

3、UnityShader的渲染队列

为了解决渲染顺序问题，Unity 提供了**渲染队列（Render Queue）**这一解决方案。我们可以使用 SubShader Tags 设置为 AlphaTest 或者 Transparent 来决定我们的模型处于哪个渲染队列。序号越小，越早被渲染。例子：

SubShader{
	Tags { "Queue" = "Transparent" }
	Pass {
		ZWrite Off
		//..
	}
}

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4、半透明测试的代码解读

Shader "Unity Shaders Book/Chapter 8/Alpha Test" {
	Properties {
		_Color ("Color Tint", Color) = (1, 1, 1, 1)
		_MainTex ("Main Tex", 2D) = "white" {}
		_Cutoff ("Alpha Cutoff", Range(0, 1)) = 0.5
	}

为了减少负担，我们这里不再进行光照的计算，仅仅是采样贴图纹理，然后设置 Alpha Test 的阈值。

	SubShader {
		Tags {"Queue"="AlphaTest" "IgnoreProjector"="True" "RenderType"="TransparentCutout"}
				Pass {
			Tags { "LightMode"="ForwardBase" }

这里的 Tags 设置的比较多，第一个，Queue 设置为 AlphaTest，指明了这个 SubShader 使用了透明度测试。
第二个，我们设置 IgnoreProjector 为 True。意味着这个 Shader 不会受到投影器（Projectors）的影响，也就是说，不会被其他物体打上阴影。
第三个，RenderType可以把这个 SubShader 设置提前定义的组中，这里是 TransparentCutout 组中。
最后，我们在 Pass 中定义了 LightMode 的方式为 ForwardBase。这样，我们定义了这个 Pass 在光照流水管线中的角色。只有定义了正确的 LightMode，我们才能正确的到一些 Unity 的内置光照变量，例如 _LightColor0。

通常我们进行透明度测试的 Shader 都应该在 SubShader 中设置这三个标签。

			CGPROGRAM
			
			#pragma vertex vert
			#pragma fragment frag
			
			#include "Lighting.cginc"
			
			fixed4 _Color;
			sampler2D _MainTex;
			float4 _MainTex_ST;
			fixed _Cutoff;
			
			struct a2v {
				float4 vertex : POSITION;
				float3 normal : NORMAL;
				float4 texcoord : TEXCOORD0;
			};
			
			struct v2f {
				float4 pos : SV_POSITION;
				float3 worldNormal : TEXCOORD0;
				float3 worldPos : TEXCOORD1;
				float2 uv : TEXCOORD2;
			};

很简单，没啥好说的，没有新加变量。

			v2f vert(a2v v) {
				v2f o;
				o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
				
				o.worldNormal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal);
				
				o.worldPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex).xyz;
				
				o.uv = TRANSFORM_TEX(v.texcoord, _MainTex);
				
				return o;
			}

顶点着色器所做的事情不过是空间的转换而已

			fixed4 frag(v2f i) : SV_Target {
				fixed3 worldNormal = normalize(i.worldNormal);
				fixed3 worldLightDir = normalize(UnityWorldSpaceLightDir(i.worldPos));
				
				fixed4 texColor = tex2D(_MainTex, i.uv);
				
				// Alpha test
				clip (texColor.a - _Cutoff);
				// Equal to 
//				if ((texColor.a - _Cutoff) < 0.0) {
//					discard;
//				}
				
				fixed3 albedo = texColor.rgb * _Color.rgb;
				
				fixed3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz * albedo;
				
				fixed3 diffuse = _LightColor0.rgb * albedo * max(0, dot(worldNormal, worldLightDir));
				
				return fixed4(ambient + diffuse, 1.0);
			}

与之前不一样的地方是：这里没有计算高光，这里用 clip() 裁剪之后的 texColor 来计算反射率。

			ENDCG
		}
	} 
	FallBack "Transparent/Cutout/VertexLit"
}