关于unityShader描边的几种尝试

周末了，最近北京总是莫名其妙的下雨，在家里呆着就不想动弹。最近一个星期一直在研究卡通材质，进而对如何描边做了些尝试。

第一种：在材质上描边，由美术组的同学在贴图上根据模型边缘直接绘制描边。

优点：更具有艺术性以及可变性。

缺点：工程量很大，人物角色无法描边，只对固定的场景及建筑可行。

第二种：根据视角和法线来描边。dot(n,v)

代码如下：

Shader "Custom/dotSurfaceShader" {Properties {_Color ("Color", Color) = (1,1,1,1)_MainTex ("Albedo (RGB)", 2D) = "white" {}_Size("size",float)=0}SubShader {Tags { "RenderType"="Opaque" }LOD 200Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlphaCGPROGRAM// Physically based Standard lighting model, and enable shadows on all light types#pragma surface surf Standard Lambert// Use shader model 3.0 target, to get nicer looking lighting#pragma target 3.0sampler2D _MainTex;float _Size;struct Input {float2 uv_MainTex;float3 viewDir;float3 worldNormal;};//half _Glossiness;//half _Metallic;fixed4 _Color;// Add instancing support for this shader. You need to check 'Enable Instancing' on materials that use the shader.// See https://docs.unity3d.com/Manual/GPUInstancing.html for more information about instancing.// #pragma instancing_options assumeuniformscalingUNITY_INSTANCING_CBUFFER_START(Props)// put more per-instance properties hereUNITY_INSTANCING_CBUFFER_ENDvoid surf (Input IN, inout SurfaceOutputStandard o) {// Albedo comes from a texture tinted by colorfloat os=saturate(dot (normalize(IN.viewDir), IN.worldNormal));fixed4 c = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex) * _Color;o.Albedo = c.rgb;o.Emission = o.Albedo * pow (os, _Size);// Metallic and smoothness come from slider variableso.Alpha = _Color.a;}ENDCG}FallBack "Diffuse"}

效果如下：

优点：适用性较广，对复杂的模型尤为出效果。

缺点：类似cube等几何体没办法体现描边光。

第三种：法线外拓。

这种方法也是在复杂面几何体上使用最多的方法。

代码如下：

Shader "Unlit/NormalShader"{Properties{_MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}_Size("Size",float)=0_Color("color",Color)=(1,1,1,1)}SubShader{Tags { "RenderType"="Opaque" }LOD 100Pass{Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlphacull frontZwrite offCGPROGRAM#pragma vertex vert#pragma fragment frag// make fog work#pragma multi_compile_fog#include "UnityCG.cginc"struct appdata{float4 vertex : POSITION;float2 uv : TEXCOORD0;float3 normal:NORMAL;};struct v2f{float2 uv : TEXCOORD0;float4 vertex : SV_POSITION;};sampler2D _MainTex;float4 _MainTex_ST;float _Size;v2f vert (appdata v){v2f o;float4 Vpos=mul(UNITY_MATRIX_MV,v.vertex);float3 Vnormal=mul(UNITY_MATRIX_IT_MV,v.normal);Vnormal.z=-0.05;o.vertex=mul(UNITY_MATRIX_P,Vpos+float4(Vnormal,0)*_Size/10);o.uv = TRANSFORM_TEX(v.uv, _MainTex);return o;}fixed4 frag (v2f i) : SV_Target{return fixed4(0,1,1,1);}ENDCG}Pass{Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlphaZwrite offCGPROGRAM#pragma vertex vert#pragma fragment frag// make fog work#pragma multi_compile_fog#include "UnityCG.cginc"struct appdata{float4 vertex : POSITION;float2 uv : TEXCOORD0;float3 normal:NORMAL;};struct v2f{float2 uv : TEXCOORD0;UNITY_FOG_COORDS(1)float4 vertex : SV_POSITION;};sampler2D _MainTex;float4 _MainTex_ST;float4 _Color;v2f vert (appdata v){v2f o;o.vertex=UnityObjectToClipPos(v.vertex);o.uv = TRANSFORM_TEX(v.uv, _MainTex);UNITY_TRANSFER_FOG(o,o.vertex);return o;}fixed4 frag (v2f i) : SV_Target{// sample the texturefixed4 col = tex2D(_MainTex, i.uv);// apply fogUNITY_APPLY_FOG(i.fogCoord, col);return _Color*col;}ENDCG}}}

其中需要注意的地方一个是利用了两个pass，所以在资源耗费上会比较多。另外一个就是Vnormal.z=-0.05;

这里锁定了z轴是因为需要避免凹面体描边盖住本体。

效果如下：

优点：简单，方便。。分分钟就能上描下描左描右描。。。

缺点：耗费资源，另外像cube等几何体会出现面与面无法交接的情况。（本文章最后会给出解决方案）

第四中：offset偏移

较少使用的一个方法，因为会使本体模型产生一些轻微的面片变形。

代码如下：

Shader "Unlit/offsetShader"{Properties{_MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}}SubShader{Tags { "RenderType"="Opaque" }LOD 100Pass{Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlphacull frontoffset 1,1CGPROGRAM#pragma vertex vert#pragma fragment frag#pragma multi_compile_fog#include "UnityCG.cginc"struct appdata{float4 vertex : POSITION;float2 uv : TEXCOORD0;};struct v2f{float2 uv : TEXCOORD0;float4 vertex : SV_POSITION;};sampler2D _MainTex;float4 _MainTex_ST;v2f vert (appdata v){v2f o;o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);o.uv = TRANSFORM_TEX(v.uv, _MainTex);return o;}fixed4 frag (v2f i) : SV_Target{return fixed4(0,0,0,1);}ENDCG}Pass{offset 5,5CGPROGRAM#pragma vertex vert#pragma fragment frag#pragma multi_compile_fog#include "UnityCG.cginc"struct appdata{float4 vertex : POSITION;float2 uv : TEXCOORD0;};struct v2f{float2 uv : TEXCOORD0;float4 vertex : SV_POSITION;};sampler2D _MainTex;float4 _MainTex_ST;v2f vert (appdata v){v2f o;o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);o.uv = TRANSFORM_TEX(v.uv, _MainTex);return o;}fixed4 frag (v2f i) : SV_Target{fixed4 col = tex2D(_MainTex, i.uv);return fixed4(1,0,0,1);}ENDCG}}}

效果如下：

有点：也是比较简单，并且可以形成完全覆盖cube等类型的描边。

缺点：缺点也很明显，模型的片与片之间会产生轻微的变形。

第五种方法：色彩外拓

。。。。。。。。。。。。终于写到第五个了。第一次写这么长的博客。

这个方法是建立在法线外拓基础上进行的改进，利用顶点颜色去传递顶点法线。

代码如下：

Shader "Unlit/ColorShader"{Properties{_MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}_Size("Size",float)=0_Color("color",Color)=(1,1,1,1)}SubShader{Tags { "RenderType"="Opaque" }LOD 100Pass{Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlphacull frontZwrite offCGPROGRAM#pragma vertex vert#pragma fragment frag// make fog work#pragma multi_compile_fog#include "UnityCG.cginc"struct appdata{float4 vertex : POSITION;float2 uv : TEXCOORD0;float3 normal:NORMAL;float4 color:COLOR;};struct v2f{float2 uv : TEXCOORD0;float4 vertex : SV_POSITION;};sampler2D _MainTex;float4 _MainTex_ST;float _Size;v2f vert (appdata v){v2f o;float4 Vpos=mul(UNITY_MATRIX_MV,v.vertex);float3 Vnormal=mul(UNITY_MATRIX_IT_MV,v.color.xyz-1);Vnormal.z=-0.05;o.vertex=mul(UNITY_MATRIX_P,Vpos+float4(Vnormal,0)*_Size/10);o.uv = TRANSFORM_TEX(v.uv, _MainTex);return o;}fixed4 frag (v2f i) : SV_Target{return fixed4(0,1,1,1);}ENDCG}Pass{Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlphaZwrite offCGPROGRAM#pragma vertex vert#pragma fragment frag// make fog work#pragma multi_compile_fog#include "UnityCG.cginc"struct appdata{float4 vertex : POSITION;float2 uv : TEXCOORD0;float3 normal:NORMAL;};struct v2f{float2 uv : TEXCOORD0;UNITY_FOG_COORDS(1)float4 vertex : SV_POSITION;};sampler2D _MainTex;float4 _MainTex_ST;float4 _Color;v2f vert (appdata v){v2f o;o.vertex=UnityObjectToClipPos(v.vertex);o.uv = TRANSFORM_TEX(v.uv, _MainTex);UNITY_TRANSFER_FOG(o,o.vertex);return o;}fixed4 frag (v2f i) : SV_Target{// sample the texturefixed4 col = tex2D(_MainTex, i.uv);// apply fogUNITY_APPLY_FOG(i.fogCoord, col);return _Color*col;}ENDCG}}}

效果如下：

优点：克服了cube几何体无法交接问题！！！！！！

缺点：模型必须与上级原点重合。否则会产生描边偏移现象，左边的图就是因为没有与上级原点完全重合产生了轻微的偏移。

最后：提供一种在法线外拓基础上能使cube等类型模型描边交接的方法。

将模型的

改为

就可以避免无法交接的情况。。但是很费。。。