UnityShander开发之透明

透明中需要关注的点

1.深度写入

简单来说就是缓存像素的深度值，通过比较深度值，较浅的显示，较深的被覆盖。

1.1 两物体交叉时

1.1.1 无深度写入时

会有当红色的面片的中心点低于白色的面片时:
出现在交叉区域一直都是白色显示在上方，而实际上是有时候白色在上方，后时候红色在上方

这是由于没有深度的数据，较后渲染的面片会直接将较先渲染的面片作为底色进行透明度混合

1.1.2 有深度写入时

会有当红色的面片的中心点低于白色的面片时:
出现红色面片盖住白色面片区域红色直接覆盖了，而白色面片盖住红色的区域正常显示

这是由于有深度的数据，较后渲染的面片会因为深度比较浅，导致颜色值无法写入颜色缓冲区、进行颜色透明度混合

1.1.3 Unity中的使用

ZWrite Off 为关闭
ZWrite On 为开启

SubShader {
		Tags {"Queue"="Transparent" }

		Pass {
			...
			ZWrite Off
			...
			}
		}

1.2 自身有复杂层次关系的

1.2.1 无深度写入时

1.2.2 有深度写入时

该情况较为特殊，由于上面提到的深度写入时写在一个通道里面的，而一边自身渲染一边获取深度是不行的，所以需要再创建一个只用作深度写入的通道。

1.2.3 Unity中的使用

SubShader {
		Tags {"Queue"="Transparent" }
		
		// Extra pass that renders to depth buffer only
		 Pass {
		 	ZWrite On
		 	ColorMask 0
		 }
		
		Pass {
			...
			ZWrite Off
			...
			}
		}

2.渲染顺序

物体类型	深度写入	颜色写入
半透明物体	不开启	开启
不透明物体	开启	开启

复杂半透明的物体通常会关闭单通道的深度写入（如表格所示），不会往深度缓冲区写入数据，那么这个时候由两个物体，分别为透明物体A（圆形）与不透明物体B（正方形），且A在B前方。

2.1 举例说明

1.当B在A之前渲染

B先渲染 ：B访问深度缓冲区与颜色缓冲区，都没有数据，直接写入
A后渲染：A访问颜色缓冲区，有颜色，通过混合因子进行颜色混合

出来的渲染图是合理的

2.当A在B之前渲染

A先渲染：A访问颜色缓冲区，无数据，直接写入数据
B后渲染：B访问深度缓冲区，无数据，直接写入，根据深度缓冲区的数据，A无深度，B将会直接将A的颜色缓冲盖掉

这样子出来的渲染图明显是错误的

所以，在透明的开发中，渲染的顺序十分重要

2.2 在Shader需要的配置

名称	索引号	描述
Background	1000	这个渲染队列会在任何其他队列之前被渲染，我们通常使用该队列来渲染那些需要绘制在背景上的物体
Geometry	2000	默认渲染队列，大多数物体都是用这个队列，不透明物体使用这个队列
AlphaTest	2450	需要透明度测试的物体使用这个队列
Transparent	3000	这个队列中的物体会在所有Geometry和AlphaTest物体渲染后，再按从后往前的顺序进行渲染，任何使用了透明度混合（例如关闭了深度写入）都应使用该队列
Overlay	4000	该队列用于实现一些叠加效果，任何需要在最后渲染的物体都应该使用该队列

通常需要在子着色器中设置渲染队列为 “Transparent”,这样Unity在渲染时就会将该物体放到Transparent渲染队列中

SubShader {
		Tags { "Queue"="Transparent" }
		Pass{
				...
		}
}

3.混合因子

3.1 语义

语义	描述
Blend Off	关闭混合
Blend SrcFactor DstFactor	开启混合，并设置混合因子，源颜色（该片元产生的颜色）会乘于SrcFactor，而目标颜色（已经存在于颜色缓存的颜色）会乘以DstFactor，然后把两者相加后再存入颜色缓冲中
Blend SrcFactor DstFactor，SrcFactorA DstFactorA	和上面几乎一样，只是使用不同的因子来混合透明通道
BlendOp BlendOperation	并非是把源颜色和目标颜色简单地加减后混合，而是使用BlendOperation来对他们进行其他操作

3.2 参数

参数	描述
One	因子为 1
Zero	因子为 0
SrcColor	因子为源颜色值，当用于混合RGB通道的混合等式时，使用SrcColor的RGB分量作为混合因子；当用于混合A的混合等式时，使用SrcColor的A分量作为混合因子
SrcAlpha	因子为源颜色的透明度值（A通道）
DstColor	因子为目标颜色值。当用于混合RGB通道的混合等式时，使用DstColor的RGB分量作为混合因子；当用于混合A的混合等式时，使用DstColor的A分量作为混合因子
DstAlpha	因子为目标颜色的透明度值（A通道）
OneMinusSrcColor	因子为（1-源颜色）。当用于混合RGB通道的混合等式时，使用结果的的RGB分量作为混合因子；当用于混合A的混合等式时，使用结果的A分量作为混合因子
OneMinusSrcAlpha	因子为（1-源颜色的透明度值）
OneMinusDstColor	因子为（1-目标颜色）。当用于混合RGB通道的混合等式时，使用结果的的RGB分量作为混合因子；当用于混合A的混合等式时，使用结果的A分量作为混合因子
OneMinusDstAlpha	因子为（1-目标颜色的透明度值）

操作	描述
Add	将混合后的源颜色和目标颜色相加。默认的混合操作。使用的混合等式是： $$O_{rgb}=SrcFactor\ast S_{rgb}+DstFactor\ast D_{rgb}$$ $$O_a=SrcFactorA\ast S_a+DstFactorA\ast D_a$$
Sub	将混合后的源颜色减去混合后的目标颜色。使用的混合等式是：$$O_{rgb}=SrcFactor\ast S_{rgb}-DstFactor\ast D_{rgb}$$ $$O_a=SrcFactorA\ast S_a-DstFactorA\ast D_a$$
RevSub	将混合后的目标颜色减去混合后的源颜色。使用的混合等式是：$$O_{rgb}=DstFactor\ast D_{rgb}-SrcFactor\ast S_{rgb}$$ $$O_a=DstFactorA\ast D_a-SrcFactorA\ast S_a$$
Min	使用源颜色和目标颜色中较小的值，是逐分量比较的，使用的混合等式为：$$O_{rgba}=(min(S_r,D_r),min(S_g,D_g),min(S_b,D_b),min(S_a,D_a))$$
Max	​​​​​​​$$O_{rgba}=(max(S_r,D_r),max(S_g,D_g),max(S_b,D_b),max(S_a,D_a))$$

3.3 在Unity中的使用

在通道内设置

SubShader {
		Tags { "Queue"="Transparent" }
		Pass{
				...
				Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha
				...
		}
}

4.双面渲染

将双面的面片都渲染出来

4.1 在Unity中的使用

SubShader {
		Tags { "Queue"="Transparent" }
		Pass{
				...
				Cull Front
				...
		}
		Pass{
				...
				Cull Back
				...
		}
}