概述
对于现实世界中的物体，不仅可以透过它看到其他物体的样子，也可以看到这个物体的内部结构，但之前实现的透明度测试和透明度混合相关Shader都无法看到模型的内部结构；
双面渲染的透明效果Shader就是解决该问题的；
基本原理
默认情况下，Unity会自动剔除物体的背面，而只渲染物体的正面；
双面渲染的基本原理就是利用Cull剔除指令来进行指定操作；
Cull Back // 背面剔除
Cull Front // 正面剔除
Cull Off // 不剔除不设置的话，默认为背面剔除；
对于透明度混合Shader，由于它需要进行混合，需要使用两个Pass，一个用于渲染背面，一个用于渲染正面；
ShaderLab实现
双面渲染透明度测试
Shader "Study/AlphaTestBoth"
{
Properties
{
// 主纹理
_MainTex("MainTex", 2D) = ""{}
// 漫反射颜色
_MainColor("MainColor", Color) = (1, 1, 1, 1)
// 高光反射颜色
_SpecularColor("SpecularColor", Color) = (1,1,1,1)
// 光泽度
_SpecularLevel("SpecularLevel", Range(0, 20)) = 0.5
// 透明测试阈值
_CutOff("CutOff", Range(0, 1)) = 0
}
SubShader
{
Tags
{
"Queue" = "AlphaTest"
"IgnoreProjector" = "True"
"RenderType" = "TransparentCutout"
}
Pass
{
Tags
{
"LightMode" = "ForwardBase"
}
// 关闭剔除
Cull Off
CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
#include "UnityCG.cginc"
#include "Lighting.cginc"
// 纹理贴图对应的成员
sampler2D _MainTex;
float4 _MainTex_ST;
// 材质漫反射颜色、高光反射颜色、光泽度
fixed4 _MainColor;
fixed4 _SpecularColor;
float _SpecularLevel;
fixed _CutOff;
// 顶点着色器传递给片元着色器的内容
struct v2f
{
// 裁剪空间下的顶点坐标信息
float4 pos: SV_POSITION;
// uv坐标
float2 uv : TEXCOORD0;
// 世界空间下的法线信息
fixed3 wNormal : NORMAL;
// 世界空间下的顶点坐标
float3 wPos : TEXCOORD1;
};
// 计算兰伯特光照模型
fixed3 getLamebrtColor(in float3 normal, in float3 albedo)
{
// 获取归一化的光源方向
float3 lightDir = normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz);
fixed3 color = _LightColor0.rgb * albedo * max(0, dot(normal, lightDir));
return color;
}
// 计算Phong式高光反射
fixed3 getBlinnPhongSpecularColor(in float3 wVertexPos, in float3 wNormal)
{
// 获取标准化观察方向向量
float3 viewDir = normalize(_WorldSpaceCameraPos.xyz - wVertexPos);
// 获取标准化光方向向量
float3 lightDir = normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz);
// 计算世界空间下的法线向量
float3 normal = UnityObjectToWorldNormal(wNormal);
// 计算半角向量
float3 halfAngle = normalize(lightDir + viewDir);
fixed3 color = _LightColor0.rgb * _SpecularColor.rgb * pow(
max(0, dot(normal, halfAngle)), _SpecularLevel);
return color;
}
v2f vert(appdata_base v)
{
v2f o;
// 模型空间下的顶点转换到世界坐标系
o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
// uv坐标运算
o.uv = v.texcoord.xy * _MainTex_ST.xy + _MainTex_ST.zw;
// 世界空间下的法线
o.wNormal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal);
// 世界空间下的顶点坐标
o.wPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex).xyz;
return o;
}
fixed4 frag(v2f i) : SV_Target
{
// 颜色纹理的颜色信息
fixed4 texColor = tex2D(_MainTex, i.uv);
// 丢弃A值小于阈值的片元
clip(texColor.a - _CutOff);
// 漫反射材质颜色与纹理颜色叠加
fixed3 albedo = texColor.rgb * _MainColor.rgb;
// 计算兰伯特光照模型颜色
fixed3 lambertColor = getLamebrtColor(i.wNormal, albedo);
// 计算Phong式高光反射颜色
fixed3 blinnPhongSpecularColor = getBlinnPhongSpecularColor(i.wPos, i.wNormal);
fixed3 color = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.rgb * albedo + lambertColor + blinnPhongSpecularColor;
return fixed4(color.rgb, 1);
}
ENDCG
}
}
}双面渲染透明度混合
Shader "Study/Transparent"
{
Properties
{
// 主纹理
_MainTex("MainTex", 2D) = ""{}
// 漫反射颜色
_MainColor("MainColor", Color) = (1, 1, 1, 1)
// 高光反射颜色
_SpecularColor("SpecularColor", Color) = (1,1,1,1)
// 光泽度
_SpecularLevel("SpecularLevel", Range(0, 255)) = 15
// 透明度
_AlphaScale("AlphaScale", Range(0, 1)) = 1
}
SubShader
{
Tags
{
"Queue" = "AlphaTest"
"IgnoreProjector" = "True"
"RenderType" = "TransparentCutout"
}
Pass
{
Tags
{
"LightMode" = "ForwardBase"
}
// 处理半透明效果要关闭深度写入
Zwrite off
// 将混合因子设为半透明效果的搭配
Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha
CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
#include "UnityCG.cginc"
#include "Lighting.cginc"
// 纹理贴图对应的成员
sampler2D _MainTex;
float4 _MainTex_ST;
// 材质漫反射颜色、高光反射颜色、光泽度
fixed4 _MainColor;
fixed4 _SpecularColor;
float _SpecularLevel;
fixed _AlphaScale;
// 顶点着色器传递给片元着色器的内容
struct v2f
{
// 裁剪空间下的顶点坐标信息
float4 pos: SV_POSITION;
// uv坐标
float2 uv : TEXCOORD0;
// 世界空间下的法线信息
fixed3 wNormal : NORMAL;
// 世界空间下的顶点坐标
float3 wPos : TEXCOORD1;
};
// 计算兰伯特光照模型
fixed3 getLamebrtColor(in float3 normal, in float3 albedo)
{
// 获取归一化的光源方向
float3 lightDir = normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz);
fixed3 color = _LightColor0.rgb * albedo * max(0, dot(normal, lightDir));
return color;
}
// 计算Phong式高光反射
fixed3 getBlinnPhongSpecularColor(in float3 wVertexPos, in float3 wNormal)
{
// 获取标准化观察方向向量
float3 viewDir = normalize(_WorldSpaceCameraPos.xyz - wVertexPos);
// 获取标准化光方向向量
float3 lightDir = normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz);
// 计算世界空间下的法线向量
float3 normal = UnityObjectToWorldNormal(wNormal);
// 计算半角向量
float3 halfAngle = normalize(lightDir + viewDir);
fixed3 color = _LightColor0.rgb * _SpecularColor.rgb * pow(
max(0, dot(normal, halfAngle)), _SpecularLevel);
return color;
}
v2f vert(appdata_base v)
{
v2f o;
// 模型空间下的顶点转换到世界坐标系
o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
// uv坐标运算
o.uv = v.texcoord.xy * _MainTex_ST.xy + _MainTex_ST.zw;
// 世界空间下的法线
o.wNormal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal);
// 世界空间下的顶点坐标
o.wPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex).xyz;
return o;
}
fixed4 frag(v2f i) : SV_Target
{
// 取出纹理颜色
fixed4 texColor = tex2D(_MainTex, i.uv);
// 漫反射材质颜色与纹理颜色叠加
fixed3 albedo = texColor.rgb * _MainColor.rgb;
// 计算兰伯特光照模型颜色
fixed3 lambertColor = getLamebrtColor(i.wNormal, albedo);
// 计算Phong式高光反射颜色
fixed3 blinnPhongSpecularColor = getBlinnPhongSpecularColor(i.wPos, i.wNormal);
fixed3 color = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.rgb * albedo + lambertColor + blinnPhongSpecularColor;
return fixed4(color.rgb, texColor.a * _AlphaScale);
}
ENDCG
}
}
}