shader 2D图片过渡

本文介绍了一种用于游戏开发中背景图片过渡替换的Shader技术。该Shader通过使用多个纹理资源和透明通道效果来实现平滑的过渡效果。此外,还支持像素描边效果,并提供了控制描边颜色的功能。
游戏中背景图片过渡替换,通过透明通道过渡
Shader "2DSprites/transit"
{
	Properties
	{
		_MainTex("Sprite Texture", 2D) = "white" {}
		_MainTex2("Tex2 (RGB)", 2D) = "white" {}
		_MainTex3("Tex3 (RGB)", 2D) = "white" {}
		_Color("Tint", Color) = (1,1,1,1)
		[MaterialToggle] PixelSnap("Pixel snap", Float) = 0
		_Glossiness("Smoothness", Range(0,1)) = 0.5
		// Add values to determine if outlining is enabled and outline color.
		[PerRendererData] _Outline("Outline", Float) = 0
		[PerRendererData] _OutlineColor("Outline Color", Color) = (1,1,1,1)
	}

		SubShader
	{
		Tags
	{
		"Queue" = "Transparent"
		"IgnoreProjector" = "True"
		"RenderType" = "Transparent"
		"PreviewType" = "Plane"
		"CanUseSpriteAtlas" = "True"
	}

		Cull Off
		Lighting Off
		ZWrite Off
		Blend One OneMinusSrcAlpha

		Pass
	{
		CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
#pragma multi_compile _ PIXELSNAP_ON
#pragma shader_feature ETC1_EXTERNAL_ALPHA
#include "UnityCG.cginc"

		struct appdata_t
	{
		float4 vertex   : POSITION;
		float4 color    : COLOR;
		float2 texcoord : TEXCOORD0;
	};

	struct v2f
	{
		float4 vertex   : SV_POSITION;
		fixed4 color : COLOR;
		float2 texcoord  : TEXCOORD0;
	};

	fixed4 _Color;
	float _Outline;
	float PixelSnap;
	float _Glossiness;
	fixed4 _OutlineColor;

	v2f vert(appdata_t IN)
	{
		v2f OUT;
		OUT.vertex = mul(UNITY_MATRIX_MVP, IN.vertex);
		OUT.texcoord = IN.texcoord;
		OUT.color = IN.color * _Color;
#ifdef PIXELSNAP_ON
		OUT.vertex = UnityPixelSnap(OUT.vertex);
#endif

		return OUT;
	}

	sampler2D _MainTex;
	sampler2D _MainTex2;
	sampler2D _MainTex3;
	sampler2D _AlphaTex;
	float4 _MainTex_TexelSize;

	fixed4 SampleSpriteTexture(float2 uv)
	{
		fixed4 color = tex2D(_MainTex, uv);
		fixed4 color2 = tex2D(_MainTex2, uv);
		fixed4 color3 = tex2D(_MainTex3, uv);

#if ETC1_EXTERNAL_ALPHA
		// get the color from an external texture (usecase: Alpha support for ETC1 on android)
		//color.a = tex2D(_AlphaTex, uv).r;
#endif //ETC1_EXTERNAL_ALPHA
		if (_Glossiness > color3.a)
		{
			return color;
		}
		return color2;
	}

	fixed4 frag(v2f IN) : SV_Target
	{
		fixed4 c = SampleSpriteTexture(IN.texcoord) * IN.color;

	// If outline is enabled and there is a pixel, try to draw an outline.
	if (PixelSnap > 0 && c.a != 0) {
		// Get the neighbouring four pixels.
		fixed4 pixelUp = tex2D(_MainTex, IN.texcoord + fixed2(_Outline, _MainTex_TexelSize.y));
		fixed4 pixelDown = tex2D(_MainTex, IN.texcoord - fixed2(_Outline, _MainTex_TexelSize.y));
		fixed4 pixelRight = tex2D(_MainTex, IN.texcoord + fixed2(_MainTex_TexelSize.x, _Outline));
		fixed4 pixelLeft = tex2D(_MainTex, IN.texcoord - fixed2(_MainTex_TexelSize.x, _Outline));

		// If one of the neighbouring pixels is invisible, we render an outline.
		if (pixelUp.a * pixelDown.a * pixelRight.a * pixelLeft.a == 0) {
			c.rgba = fixed4(1, 1, 1, 1) * _OutlineColor;
		}
	}

	c.rgb *= c.a;

	return c;
	}
		ENDCG
	}
	}
}

<think>我们正在寻找实现2D菲涅尔效果的Shader代码。菲涅尔效果描述了物体表面反射率随观察角度变化的现象,通常当视线与表面法线夹角越大时反射越明显。在2D环境中,我们通常需要模拟这种效果来增强画面的真实感。根据引用[4]中提到的菲涅尔项实现,我们可以使用Schlick近似公式。这个公式在2D和3D中同样适用,因为它基于视角与法线的夹角。Schlick近似的菲涅尔反射公式为:$$F(\theta)=F_0+(1-F_0)\times(1-\cos\theta)^5$$其中:-$F_0$是基础反射率(即法线入射时的反射率)-$\theta$是视角方向与表面法线的夹角在2D中,我们通常使用像素的法线信息(可能来自法线贴图或计算)和视角方向来计算夹角。下面分别提供GLSL和HLSL的实现代码示例:###GLSL实现(适用于OpenGL环境)```glsl//顶点着色器#version330corelayout(location=0)invec2position;layout(location=1)invec2texCoord;layout(location=2)invec3normal;outvec2TexCoord;outvec3Normal;outvec3ViewDir;uniformmat4model;uniformmat4view;uniformmat4projection;voidmain(){gl_Position=projection*view*model*vec4(position,0.0,1.0);TexCoord=texCoord;//注意:在2D中,我们通常使用2D法线,但为了计算方便,我们将其扩展为3D(z=0)Normal=mat3(transpose(inverse(model)))*normal;//计算视角方向(从片段指向相机)vec3fragPos=vec3(model*vec4(position,0.0,1.0));ViewDir=-fragPos;//因为相机在(0,0),且是2D,这里简化为从片段指向原点(0,0)}``````glsl//片段着色器#version330coreinvec2TexCoord;invec3Normal;invec3ViewDir;outvec4FragColor;uniformvec3baseColor;//基础颜色uniformfloatF0;//基础反射率,通常在0.02-0.2之间(对于非金属)uniformfloatexponent;//指数,用于调整菲涅尔效果的范围,默认5voidmain(){//归一化vec3N=normalize(Normal);vec3V=normalize(ViewDir);//计算视角与法线的夹角余弦floatcosTheta=max(dot(N,V),0.0);//Schlick近似菲涅尔反射floatfresnel=F0+(1.0-F0)*pow(1.0-cosTheta,exponent);//混合基础颜色和菲涅尔效果(这里简单地将菲涅尔值加到基础颜色上,也可以根据需求调整)vec3color=baseColor+fresnel*vec3(1.0);//假设菲涅尔反射为白色FragColor=vec4(color,1.0);}```###HLSL实现(适用于Unity等环境)```hlsl//在Unity中,我们可以使用表面着色器或片段着色器//以下是一个简单的片段着色器示例(用于UnlitShaderShader"Custom/2DFresnel"{Properties{_BaseColor("BaseColor",Color)=(1,1,1,1)_F0("BaseReflectivity",Range(0,1))=0.1_Exponent("FresnelExponent",Float)=5}SubShader{Tags{"RenderType"="Opaque"}LOD100Pass{CGPROGRAM#pragmavertexvert#pragmafragmentfrag#include"UnityCG.cginc"structappdata{float4vertex:POSITION;float2uv:TEXCOORD0;float3normal:NORMAL;};structv2f{float2uv:TEXCOORD0;float4vertex:SV_POSITION;float3normal:TEXCOORD1;float3viewDir:TEXCOORD2;};float4_BaseColor;float_F0;float_Exponent;v2fvert(appdatav){v2fo;o.vertex=UnityObjectToClipPos(v.vertex);o.uv=v.uv;o.normal=UnityObjectToWorldNormal(v.normal);//计算世界空间中的视角方向(从物体指向相机)float3worldPos=mul(unity_ObjectToWorld,v.vertex).xyz;o.viewDir=normalize(_WorldSpaceCameraPos-worldPos);returno;}fixed4frag(v2fi):SV_Target{//归一化float3N=normalize(i.normal);float3V=normalize(i.viewDir);floatcosTheta=max(dot(N,V),0.0);floatfresnel=_F0+(1-_F0)*pow(1-cosTheta,_Exponent);//将菲涅尔效果叠加到基础颜色上fixed3color=_BaseColor.rgb+fresnel;returnfixed4(color,1.0);}ENDCG}}}```###说明1.在2D中,法线通常由美术资源(法线贴图)提供,或者根据图形形状计算(如圆形物体的法线从中心指向外)。2.菲涅尔效果通常用于边缘发光效果,因此我们也可以将菲涅尔值用于边缘颜色混合,而不是简单相加。3.示例中菲涅尔反射叠加了白色,你可以修改为其他颜色,或者使用一个反射贴图。###相关问题1.如何调整2D菲涅尔效果的强度?2.在2D中如何获取法线信息?3.除了菲涅尔效果,还有哪些常用的2DShader效果?4.如何在UnityShaderGraph中实现菲涅尔效果?</think>### 2D菲涅尔Shader实现(GLSL/HLSL) 菲涅尔效应(Fresnel Effect)描述了光线在物体表面反射率随观察角度变化的物理现象,在2D渲染中常用于边缘发光、水面反射等效果。以下是基于Schlick近似的实现方案: #### GLSL实现(OpenGL) ```glsl // 顶点着色器 #version 330 core layout(location = 0) in vec2 aPos; layout(location = 1) in vec2 aTexCoord; out vec2 TexCoord; out vec3 ViewDir; out vec3 Normal; uniform mat4 model; uniform mat4 projection; void main() { gl_Position = projection * model * vec4(aPos, 0.0, 1.0); TexCoord = aTexCoord; // 2D法线计算(假设垂直屏幕) Normal = vec3(0.0, 0.0, 1.0); // 视角方向(相机在(0,0)位置) ViewDir = normalize(vec3(-aPos, 1.0)); } // 片段着色器 #version 330 core in vec2 TexCoord; in vec3 ViewDir; in vec3 Normal; out vec4 FragColor; uniform vec3 baseColor; // 基础颜色 uniform vec3 fresnelColor; // 菲涅尔边缘色 uniform float exponent; // 菲涅尔强度系数 // Schlick菲涅尔近似 float FresnelSchlick(float cosTheta, float F0) { return F0 + (1.0 - F0) * pow(1.0 - cosTheta, exponent); } void main() { vec3 N = normalize(Normal); vec3 V = normalize(ViewDir); // 计算视角与法线夹角 float cosTheta = max(dot(N, V), 0.0); // 基础反射率(非金属材质常用0.04) float F0 = 0.04; float fresnel = FresnelSchlick(cosTheta, F0); // 混合基础色和菲涅尔边缘色 vec3 color = mix(baseColor, fresnelColor, fresnel); FragColor = vec4(color, 1.0); } ``` #### HLSL实现(Unity) ```hlsl Shader "Custom/2DFresnel" { Properties { _BaseColor ("Base Color", Color) = (1,1,1,1) _FresnelColor ("Fresnel Color", Color) = (0.5,0.8,1,1) _Exponent ("Fresnel Exponent", Range(1,10)) = 5 } SubShader { Tags { "RenderType"="Opaque" } Pass { CGPROGRAM #pragma vertex vert #pragma fragment frag #include "UnityCG.cginc" struct appdata { float4 vertex : POSITION; float2 uv : TEXCOORD0; }; struct v2f { float4 pos : SV_POSITION; float2 uv : TEXCOORD0; float3 viewDir : TEXCOORD1; float3 normal : TEXCOORD2; }; fixed4 _BaseColor; fixed4 _FresnelColor; float _Exponent; v2f vert (appdata v) { v2f o; o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex); o.uv = v.uv; // 计算视角方向(2D简化) o.viewDir = normalize(ObjSpaceViewDir(v.vertex)); // 2D法线(垂直于屏幕) o.normal = float3(0,0,1); return o; } fixed4 frag (v2f i) : SV_Target { float3 N = normalize(i.normal); float3 V = normalize(i.viewDir); float cosTheta = saturate(dot(N, V)); float F0 = 0.04; // 菲涅尔计算 float fresnel = F0 + (1 - F0) * pow(1 - cosTheta, _Exponent); // 颜色混合 fixed3 color = lerp(_BaseColor.rgb, _FresnelColor.rgb, fresnel); return fixed4(color, 1.0); } ENDCG } } } ``` ### 关键参数说明 1. **基础反射率(F0)**: 非金属材质通常设为0.04,金属材质需更高值(如金0.8-1.0)[^4] 2. **指数(exponent)**: 控制菲涅尔过渡范围,值越大边缘效果越锐利 3. **法线处理**: 2D中默认使用屏幕法线 `(0,0,1)`,可通过法线贴图增强效果 ### 效果优化技巧 1. 添加纹理采样:在 `baseColor` 中使用纹理替代纯色 2. 动态法线:通过法线贴图实现波浪等动态效果 3. 边缘模糊:使用 `smoothstep()` 控制过渡平滑度 4. 多重菲涅尔:叠加不同指数的菲涅尔层实现复杂效果 > 菲涅尔项F取决于材质本身的属性,不受到表面状态的变化。比如一块铁,无论如何加工其表面,其菲涅尔项都不会发生变化[^4]。 --- ### 相关问题 1. 如何将2D菲涅尔效果与法线贴图结合使用? 2. 在Unity Shader Graph中如何可视化创建菲涅尔效果? 3. 菲涅尔效果在2D水面渲染中有哪些具体应用? 4. 如何优化菲涅尔Shader使其支持透明物体? 5. PBR渲染中的菲涅尔项与基础实现有何区别?[^3]
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值