不用画的动画——ShaderCp11
——20.9.14
Shader中主要有及两种动画,一种就是纹理动画还有一种就是顶点动画。
动画效果一般都需要把时间加入一些变量的计算,以便画面可以随时间发生变化。下面是Shader中的如何去访问时间的方法。
一、纹理动画
序列帧动画就是我们接触的第一种纹理动画。序列帧动画原理就是依次播放一系列关键帧动画。当图片的切换速度达到一定数值后,看上去就像是连续的动画。优点:在于它的灵活性强,不用进行物理计算就会有对应的动画效果。缺点:依旧是需要逐关键帧的动画内容,工作量依旧很大。
我们看看shaderlab部分。我们需要看有什么样的变量。一般来说序列帧一般是一张图片包括了所有的关键帧。并且按播放顺序排放。并且方便读取一般是规整的(就是没有边框)。所以我们要确定有几行_HorizontalAmount几列_VerticalAmount根据图片决定。还有就是播放速度_Speed,最后就是图片_MainTex,和颜色_Color。
1 2 3 4 5 6 7 8 | //frag<br>float time = floor(_Time.y * _Speed);<br>float row = floor(time / _HorizontalAmount);<br>float column = time - row * _VerticalAmount; half2 uv = float2(i.uv.x / _HorizontalAmount, i.uv.y / _VerticalAmount); uv.x += column / _HorizontalAmount; uv.y -= row / _VerticalAmount; //half2 uv = i.uv + half2(column, -row); //uv.x /= _HorizontalAmount; //uv.y /= _VerticalAmount; |
首先是_Time.y就是取时间变量t,然后通过取整来确定行数,然后通过取小数来确定列数。这里是在片元着色器中的两种读取方式。一种是根据行和列把坐标放大到整张图片。并且通过增加基础单位来进行可以看到对uv.y进行的是减操作。是因为unity里面是从左下为(0,0)。然后第二种方法先去确定要读取的行列。然后再去细分到一个区间内。要注意上面这两种方法本质上都是为了取这张关键帧中的一张图片。于是就要把uv坐标缩放到其中的一张。
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下面就是针对不同的行列。相同的速度数值也是截然不同的速度。
然后就是不同的背景进远景对应的速度不同。我们看一下首先需要两张图分别是近景和远景_MainTex _DetailTex。然后就是分别他们的速度_ScrollX _Scroll2X。最后就是有关亮度_Multiplier。
1 2 3 | T frac(T v)<br> //vert o.uv.xy = TRANSFORM_TEX(v.texcoord, _MainTex) + frac(float2(_ScrollX, 0.0)) * _Time.y; o.uv.zw = TRANSFORM_TEX(v.texcoord, _DetailTex) + frac(float2(_Scroll2X, 0.0)) * _Time.y;<br>fixed4 c = lerp(firstLayer, secondLayer, secondLayer.a); |
frac函数是返回变量的小数部分。其中的变量可以是float float2 float3 float4 都会分别对变量取小数。这样可以保证图片可以循环播放。因为上面每一个顶点取偏移值值是一样的。然后需要混合颜色采用的lerp然后第三个变量取的是secondlayer的a通道是因为这种图是一张黑白图取值分别就是1或者0。便可以确定近景中哪一些是镂空可以放远景的颜色。
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二、顶点动画
我们先做一个2d的顶点动画。就是河流。我们看一下我们需要河流的纹理_MainTex,_Color调整整体颜色,控制水流动的幅度_Magniture,水流的波动_Frequency,波长的倒数_InvWaveLength(即该值越大,波长越小),流动速度_Speed.
1 2 3 4 | Tags { "Queue" = "Transparent" "IgnoreProjector" = "True" "RenderType" = "Transparent" "DisableBatching" = "True" } //vert offset.yzw = float3(0,0,0); offset.x = sin(_Frequency * _Time.y + v.vertex.x * _InvWaveLength + v.vertex.y * _InvWaveLength + v.vertex.z * _InvWaveLength) * _Magnitude; |
DisableBatching关闭该tags是为了指明是否要对该SubShader进行批处理,因为这些需要特殊处理的Shader基本包括顶点动画。会合并与之相关的模型导致相关的顶点出现问题,合并模型会导致各自模型空间丢失(留个坑?)。顶点动画本质就是改变其中的顶点着色器中顶点的位置。这个的vertex是模型空间中的加上模型空间的位置分量。
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另一种顶点动画就是广告牌技术。会根据视角方向来旋转多边形,看上去好像面向摄像头,比如延误云朵闪光。其中的难处在于建立三个相互垂直的基向量。视角方向和向上的向量往往不垂直,所以要通过叉乘得到一个与两者相垂直的变量,然后再取该向量与视角方向叉积,更新向上的变量。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 | float3 center = float3(0,0,0); float3 viewer = mul(unity_WorldToObject, float4(_WorldSpaceCameraPos, 1)); float3 normalDir = viewer - center; normalDir.y = normalDir.y * _VerticalBillboarding; normalDir = normalize(normalDir); float3 upDir = abs(normalDir.y) > 0.999 ? float3(0, 0, 1) : float3 (0, 1, 0); float3 rightDir = normalize(cross(upDir, normalDir)); upDir = normalize(cross(normalDir, rightDir));<br> float3 centerOffs = v.vertex.xyz - center; float3 localPos = center + rightDir * centerOffs.x + upDir * centerOffs.y + normalDir * centerOffs.z; o.pos = UnityObjectToClipPos(float4(localPos, 1)); |
上面就是得到三个基向量的过程。_VerticalBillboarding主要是这个向量通过调整数值来改变normal变量来模拟特殊需求。比如草地下面的根部是不懂的。还有一些广告牌只会有旋转操作但是不会脱离垂直方向。
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然后可以看到我们在做河流的时候河流的影子是不对的,我们需要重写ShaderCaster Pass。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 | struct v2f { V2F_SHADOW_CASTER; ; v2f vert(appdata_base v){ v2f o; float4 offset; offset.yzw = float3(0,0,0); offset.x = sin(_Frequency * _Time.y + v.vertex.x * _InvWaveLength + v.vertex.y * _InvWaveLength + v.vertex.z * _InvWaveLength) * _Magnitude; v.vertex += offset; TRANSFER_SHADOW_CASTER_NORMALOFFSET(o); return o; } fixed4 frag(v2f i) : SV_Target{ SHADOW_CASTER_FRAGMENT(i); } |
这里采用了UnityCG.cginc中定义的一些宏。来计算阴影所需的内容。V2F_SHADOW_CASTER用于定义一些变量。
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最后就是一些小事项。取消批处理可以放置模型空间出现问题,但是会带来性能的问题,就是DrawCall增加了。所以应该避免一些在模型空间的计算,用顶点颜色存顶点到锚点的距离,避免使用模型空间中性作为锚点。
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