小随笔：利用Shader实现模型爆炸和沙粒化的效果

0x00 前言

上一篇小随笔《小随笔：利用Shader给斯坦福兔子长毛和实现雪地效果》中，我和大家聊了聊著名的斯坦福兔子和利用geometry shader实现的一些效果。这篇文章继续沿用了同样来自斯坦福的另一个模型Armadillo，同样也使用了geometry shader来实现效果的表现。

0x01 凶恶的怪物和爆炸

当然，用之前的斯坦福兔子的模型做爆炸的效果也是可以的，但是考虑到要让一个那么可爱的模型变成沙砾总觉得不太好，所以长相自带怪物属性的模型Armadillo就成了一个不错的选择。

不过另一个让我选择Armadillo的原因其实是因为它的面数和顶点数相对来说更多，可以看到它有106289个顶点和212574个多边形组成，所以用来做爆炸成为沙砾的效果要更好。

ok，现在让我们把Armadillo的obj文件导入到Unity内，可以看到这个怪物已经站立在我们的场景内了。接下来我们就要利用geometry shader来实现我们想要的爆炸沙粒化的效果了。

之前提到Geometry Shader的时候，往往是利用它来生成更多新的顶点和多边形来实现我们期望的效果，例如利用它在GPU上生成草体，实现真实草的实时渲染。
但是Geometry Shader不仅可以生成新的图元，同时它还可以减少顶点和多边形的输出，以实现一些有趣的效果，比如这篇小文章的例子，利用Geometry Shader来实现怪兽的爆炸和沙粒化效果。

而我们要做的也很简单，就是在Geometry Shader内将输入的由3个顶点组成的三角形图元修改为只有一个顶点组成的点图元。而输出的这个点的坐标我们可以很简单的使用三角形的中心点坐标。

			float3 tempPos = (IN[0].vertex + IN[1].vertex + IN[2].vertex) / 3;
			o.vertex = UnityObjectToClipPos(tempPos);

这样，组成怪兽的网格就由三角形图元变成了点图元，而且顶点数量也随之减少，至于怪物本身也变成了下面这个样子。

但是这个时候的模型是静止的，因此也看不出爆炸甚至是沙砾的效果。所以接下来我们就要让怪物的模型随着时间运动起来。
而一个大家都知道的运动学公式就可以用来实现这个效果：

其中的S就是顶点的最新位置，v0和a的值可以作为一个uniform变量传入shader，运动方向可以是沿着三角形的法线方向，而t的来源则是Unity内置的变量_Time的y分量。
这样，需要的几个变量我们就有了：

            //速度的值加速度的值
	  	    float _Speed;
		    float _AccelerationValue;
		    float _StartTime

            //法线
			float3 v1 = IN[1].vertex - IN[0].vertex;
			float3 v2 = IN[2].vertex - IN[0].vertex;
			float3 norm = normalize(cross(v1, v2));
            ...
            //时间
			float realTime = _Time.y - _StartTime;

之后只要带入运动学公式就好了：

			tempPos += norm * (_Speed * realTime + .5 * _AccelerationValue * pow(realTime, 2));

最后的效果就变成了这样：

Demo地址：chenjd/Unity-Miscellaneous-Shaders

0x02 后记

ok，以上就是我这周的小随笔。希望大家能有所收获。哦，对了，我用的obj文件各位可以到这里下载：http://www.prinmath.com/csci5229/OBJ/index.html。

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