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给物体边缘加高光轮廓

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65270 AR_小白 发表于 2015-5-30 17:39:01 楼主
本帖最后由 AR_小白 于 2015-5-30 17:52 编辑

1.边缘光方法(Rim Light):
Unity官方教程里有例子,其中核心是这两句代码:
half rim = 1.0 - saturate(dot (normalize(IN.viewDir), IN.worldNormal));
o.Emission = _RimColor.rgb * pow (rim, _RimPower);
IN.viewDir是当前视角向量,IN.worldNormal是物体的法线。dot是计算视角和法线的点积,等于视角和法线夹角的cos值,如下图:
2_6507_9714b4303c8bae9.jpg
Cos的值域是1-0,1-cos就成了0-1,在夹角90度时达到最大值,正好用来模拟侧光的强度(与视角成90度的部分光线最强,就是边缘光了)
把这个值的变化率用一个pow函数(rim的_rimPower次方)进行放大,就能强化边缘发亮的效果。比较一下:
2_6507_128472121c95416.jpg
没有经过Pow放大变化率的边缘光,cos函数的变化是比较平缓的,造成大片区域被染色。
2_6507_06e8734d3ee4796.jpg
经过Pow函数放大变化率,就有了边缘发亮的效果。这个图大致体现了放大前后变化率的曲线:
2_6507_e568dc69151d411.jpg
这种边缘光在复杂几何形体的时候效果还是不错的。
2_6507_b5ebe0e3eb98943.jpg
2_6507_bc3aefdbb1a1240.jpg
但是在平直的物体上,边缘光就不见了。
2015-05-30_170256.jpg
到了方形物体,几乎很难看见了。
2015-05-30_170333.jpg
很好理解,正方形每个面法线都是一个方向的,没法体现出变化和轮廓了。
另外这种方法在描绘凹的几何体时,凹的部分(包括法线贴图造成的凹凸)的边缘也都会被画出来,并不是真正意义上的边缘轮廓,就是一种侧光效果。
该方法的好处是简单,只要把官方的shader改写,加上计算边缘光的几句,就能实现。要显示的时候动态切换shader就可以。基本不需要代码干预,效率高。

2.单个物体轮廓渲染方法
这个方法实现比较复杂,只能介绍大致思路:
1.把要渲染轮廓的物体放在一个单独的层里
2.在层里设置一个disable的摄像机,culling mask是渲染物体所在层。
3.主摄像机保持culling mask是everything
4.生成1个renderTexture
5.把那个disable的辅助摄像机用RenderWithShader方法,指定一个单色渲染的shader(只需要轮廓,不需要光照计算)渲染物体的轮廓到一个renderTexture
6.继续用单色Shader,用Unity自带Blur类似的方法,把物体轮廓图上下左右移动几个像素,叠加在一起,得到一个比原来轮廓大,边缘模糊的轮廓图,存到一个临时renderTexture
7.把大的轮廓图和原始轮廓图叠加,把中间清晰轮廓部分消除掉,就能得到一个完整带透明度的轮廓图。
8.在主摄像机的OnRenderImage里,把这个透明轮廓图和主摄像机渲染的图像进行alpha混合,就能产生一个完整并且不被遮挡的轮廓效果了。
效果如图:
2015-05-30_171445.jpg
明显效果比侧光好多了。不过这种方法开销比较大,而且需要很多代码的支持。

附上一个小Demo,包含了上述两种方法。
鼠标可以控制镜头平移、旋转、缩放。鼠标划过物体显示侧光效果,点击物体显示清晰轮廓效果,再次点击效果消除。
2015-05-30_171629.jpg
2015-05-30_171710.jpg
可以设置边缘颜色 和宽度 模糊度
目标按照材质进行分组以方便处理
2_6507_57bafef8ed416a1.jpg
变换成细线 绿色
2_6507_4725d5e28f188a5.jpg
优化了代码,减少了一组RenderTexture,这个东西还是很耗资源的,减少了计算的次数。
另外增加了一组模糊、裁剪一次完成的shader,资源上更节省,不过边缘较模糊。
两种算法效果比较:
2_6507_ac530d8039d141c.jpg
多次模糊再裁剪的算法,边缘光滑,模型的锯齿在边缘线被光滑了,开销略大
2_6507_d6925f.jpg
一次同时模糊、裁剪算法,边缘较模糊,锯齿也被等比放大,但开销较省。
根据需要使用。
总体上因为是全屏效果,与被渲染物体数量无关,所以基本上显示轮廓物体的多少不会影响效率。

附件里包含两种方法的代码和shader。RimLight方法一个shader就能对应一种材质效果,不需要代码支持。后一种方法需要代码加shader,类似官方的Image Effect效果。
2015-05-30_174004.jpg

(原文出处:http://game.ceeger.com/forum/read.php?tid=3592&fid=2)。



轮廓.zip

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