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這篇文章主要介紹Unity Shader如何實(shí)現(xiàn)基于光照圖的簡易晝夜變化,文中介紹的非常詳細(xì),具有一定的參考價(jià)值,感興趣的小伙伴們一定要看完!
可能有的朋友發(fā)現(xiàn)問題了,哎呀,怎么影子木有變化.....是的,變不了,因?yàn)槲覀冞@是基于烘焙過得光照圖做的變化,所以,陰影是固定的。如果我們有實(shí)時(shí)光,就不是這個(gè)教程所涉及的了,直接調(diào)整方向光就可以了。
這個(gè)方案最早是基于我以前做的一個(gè)MMO項(xiàng)目,在幾年前,實(shí)時(shí)光并不現(xiàn)實(shí)(現(xiàn)在對于很多項(xiàng)目來說也不現(xiàn)實(shí)),光線幾乎都是由烘焙后的光照圖來決定。但是我們在做一些劇情動(dòng)畫時(shí),又需要一些晝夜變化,通常這些變化還是很快速的。譬如,劇情中寫道“就這么,一夜過去了.....”,如果這時(shí)候能加一個(gè)快速變化的光照系統(tǒng),還是很有畫面感的,對吧?然后,就有了這個(gè)暴力簡陋版晝夜系統(tǒng)。
為什么說它暴力簡陋版呢?因?yàn)樗娴暮鼙┝?,我們最終想到的性能最優(yōu)辦法,就是直接修改所有材質(zhì)的顏色,當(dāng)然最終如果實(shí)現(xiàn)出好的效果的話,還是需要很多方面考量的,這里只提供一個(gè)簡單的解題思路。
修改材質(zhì)的顏色,總不能讓我們寫代碼去挨個(gè)遍歷場景中所有的材質(zhì)來修改顏色吧,累死了,而且一想就知道性能堪憂。好在Unity為我們提供了一個(gè)便利的修改方法,就是全局修改shader屬性。我們來看看官方的這個(gè)API,修改全局shader顏色的,(Shader.SetGlobalColor)。
用起來很簡單,這個(gè)API可以直接的修改場景里所有叫這個(gè)名字的屬性,前提是這個(gè)屬性沒有被暴露在編輯器里,也就是說你只能在Pass通道里聲明它,如果你在屬性塊里聲明了它,對不起,這個(gè)API無效,它會(huì)優(yōu)先使用屬性塊里定義的參數(shù)。
熟悉了這個(gè)API,接下來就簡單了,我們只需要在每一個(gè)需要變化的shader里,加入一個(gè)天光的顏色屬性,直接乘上去就行了,最后再全局修改這個(gè)顏色??纯聪旅娴膕hader重點(diǎn)代碼,多出來的代碼,用手指頭都能數(shù)的過來。
//這里就是需要修改的全局顏色---天光顏色
fixed4 _SkyColor;
void surf (Input IN, inout SurfaceOutputStandard o) {
// 直接乘上去就好了
fixed4 c = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex) * _Color*_SkyColor;
好,還沒完,重點(diǎn)是我們需要用一個(gè)腳本來控制修改這個(gè)顏色。
這里我寫了四個(gè)時(shí)段的顏色,分別是,早晨,中午,下午,晚上(事實(shí)上如果不計(jì)較細(xì)節(jié),早晨和中午可以合并)。并把這四個(gè)顏色暴露出來,供場景人員修改。還有一個(gè)一整天循環(huán)一次所需要的時(shí)間,單位為秒。
接下來就是在代碼里去推進(jìn)時(shí)間了,下面是代碼,還是比較簡單的,每一行我都寫了詳細(xì)注釋,但我代碼寫的并不好,請諒解。
public class DayAndNightManager : MonoBehaviour
{
public float oneDayTime = 10; //一整天循環(huán)一次的時(shí)間,這里默認(rèn)的十秒
public Color morningColor = Color.white; //早晨顏色
public Color noonColor = Color.white; //中午顏色
public Color afterNoonColor = Color.white; //傍晚顏色
public Color nightColor = Color.white; //晚上顏色
private Color[] colors;//所用的所有時(shí)間段的顏色
private Color currentColor;//當(dāng)前顏色
private float dayTimer; //時(shí)間
// Use this for initialization
void Start () {
//把所有時(shí)段的顏色收集起來,這里多了一個(gè),是因?yàn)檎麄€(gè)是一個(gè)循環(huán),結(jié)束的時(shí)候要回到凌晨時(shí)段,所以最后一個(gè)顏色是早晨的顏色
colors = new Color[5];
colors[0] = morningColor;
colors[1] = noonColor;
colors[2] = afterNoonColor;
colors[3] = nightColor;
colors[4] = morningColor;
//初始化
Shader.SetGlobalColor("_SkyColor",Color.white);
currentColor = morningColor;
dayTimer = 0;
}
// Update is called once per frame
void Update()
{
//時(shí)間開始推進(jìn),乘以4是因?yàn)槲覀冇兴膫€(gè)時(shí)段,這樣再乘以后面的一整天時(shí)間才是準(zhǔn)確的。
dayTimer += Time.deltaTime*4/oneDayTime;
//一個(gè)循環(huán)結(jié)束了,重新開始
if (dayTimer >= (float)colors.Length - 1)
{
dayTimer = 0;
}
//采樣兩個(gè)顏色,第一個(gè)是即將過去的時(shí)間顏色,第二個(gè)是即將到來的時(shí)間顏色,我們通過兩個(gè)數(shù)學(xué)方法向下和向上取整。
Color color01 = colors[Mathf.FloorToInt(dayTimer)];
Color color02 = colors[Mathf.CeilToInt(dayTimer)];
//兩個(gè)顏色的占比,我們通過取時(shí)間的小數(shù)部分,就可以了。
float weight = dayTimer - Mathf.FloorToInt(dayTimer);
//利用權(quán)重來對顏色進(jìn)行融合
currentColor = Color.Lerp(color01, color02, weight);
//修改全局顏色,_SkyColor已經(jīng)寫到所有的shader里了
Shader.SetGlobalColor("_SkyColor", currentColor);
//修改全局時(shí)間,這個(gè)主要是控制天空盒的貼圖融合
Shader.SetGlobalFloat("_DayAndNightChange", dayTimer);
}
代碼的最后一行是修改天空盒的貼圖融合,是的,光變了,天空盒怎么能不變,所以我用了四張?zhí)炜蘸械馁N圖來做過度,聽著內(nèi)存有點(diǎn)吃緊是吧?如果想節(jié)約的話,可以用一張貼圖來做顏色變化就可以了,但是效果可能沒有這樣好一點(diǎn),美術(shù)同學(xué)可以把四張圖都給你畫的很美吆。
至于天空盒的shader,也很簡單,我使用了一個(gè)float屬性來融合四張貼圖,重點(diǎn)代碼如下。
//重點(diǎn)是這個(gè)變量,通過全局修改這個(gè)變量的參數(shù)來對四個(gè)時(shí)段的貼圖采樣,并融合。
//這個(gè)變量的范圍與腳本的時(shí)間一致,都是0-4循環(huán),最后一個(gè)時(shí)段與第一個(gè)一樣,都是凌晨
float _DayAndNightChange;
half4 frag (v2f i) : SV_Target
{
//基本就是一些融合算法,先利用時(shí)間來算出每個(gè)貼圖的顏色占比,然后統(tǒng)一加到一起。
//這只是計(jì)算了天空盒的一面,后面的Pass算法相同
half4 col01 = skybox_frag(i,_Tex01, _Tex01_HDR)*(saturate(1- _DayAndNightChange));
half4 col02 = (skybox_frag(i,_Tex02, _Tex02_HDR)*(saturate(2- _DayAndNightChange)))-(skybox_frag(i,_Tex02, _Tex02_HDR)*(saturate(1- _DayAndNightChange)));
half4 col03 = (skybox_frag(i,_Tex03, _Tex03_HDR)*(saturate(3- _DayAndNightChange)))-(skybox_frag(i,_Tex03, _Tex03_HDR)*(saturate(2- _DayAndNightChange)));
half4 col04 = (skybox_frag(i,_Tex04, _Tex04_HDR)*(saturate(4- _DayAndNightChange)))-(skybox_frag(i,_Tex04, _Tex04_HDR)*(saturate(3- _DayAndNightChange)));
half4 col05 = skybox_frag(i,_Tex01, _Tex01_HDR)*(saturate(_DayAndNightChange -3));
half4 c = col01 +col02+col03+col04+col05;
return c;
}
代碼有些冗余,有很大的修改空間........但是這樣看著比較清楚,其實(shí)就是利用_DayAndNightChange這個(gè)屬性對每張貼圖進(jìn)行采樣,然后融合。
好,這里我只是實(shí)現(xiàn)了一個(gè)簡易版的效果,如果想在項(xiàng)目中使用,并實(shí)現(xiàn)好的效果,還有很多需要考慮的,譬如,全局修改霧的顏色,還有晚上開啟一些燈光效果,火把效果,還可以寫一個(gè)方法,用于跳轉(zhuǎn)到某個(gè)時(shí)間。還有如果這種屬性多了的話,最好重新修改一下編輯窗口,否則美術(shù)同學(xué)看著會(huì)很亂。
至于性能方面,這種系統(tǒng)還是很好控制的,個(gè)人推薦時(shí)間的變化不要像我寫的這樣每幀一次,可以控制一下,譬如0.1s一次。
上面這個(gè)簡單工程我也附在這里,如果有什么不對的地方,望指正。
對了,這個(gè)工程在打開的時(shí)候可能場景是黑的,運(yùn)行一次就好了。原因是,全局修改的變量,也就是那個(gè)_SkyColor,在沒有賦值的時(shí)候,是黑色的。后期這個(gè)東西可能需要改一下,
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