Unity中二次元渲染算法总汇

Unity在5.0版本升级了基于物理的着色器,能很大程度的提升游戏开发者在写实类游戏中的画面效果,可是在国内强力游戏厂商都有自己的一套特殊渲染方式,比如知名的《崩坏3》。本篇文章就总结了博毅创为教育集团在二次元渲染上的所有成就。

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1.Ramp Map

原理,讲Dot(Normal,LightDirection)从(-1,1)的范围重映射到(0,1)之间。使用重映射的值对贴图进行采样。Shader Forge实现如图。除了在Dot(Normal,LightDirection)上可以采样,我们还可以将边缘光的值也纳入考量,这样就可以完整对一个2D贴图进行采样。

Unity中二次元渲染算法总汇_第1张图片

主要使用范围。将漫反射从纯粹的黑白变化到具有风格化感觉的贴图上。

Unity中二次元渲染算法总汇_第2张图片Unity中二次元渲染算法总汇_第3张图片

《军团要塞2》

使用的Ramp Map

 

2.外轮廓线

使用特殊的Pass绘制一遍物体。这个Pass不进行背面剔除而是进行正面剔除。

ShaderForge实现

Unity中二次元渲染算法总汇_第4张图片

轮廓线绘制代码

  1. Tags {
  2. "RenderType"="Opaque"
  3. }
  4. Pass {
  5. Name "Outline"
  6. Tags {
  7. }
  8. Cull Front
  9.  
  10. CGPROGRAM
  11. #pragma vertex vert
  12. #pragma fragment frag
  13. #include "UnityCG.cginc"
  14. #pragma fragmentoption ARB_precision_hint_fastest
  15. #pragma target 3.0
  16. uniform float _OutLineWidth;
  17. uniform float4 _OutLineColor;
  18. struct VertexInput {
  19. float4 vertex : POSITION;
  20. float3 normal : NORMAL;
  21. };
  22. struct VertexOutput {
  23. float4 pos : SV_POSITION;
  24. };
  25. VertexOutput vert (VertexInput v) {
  26. VertexOutput o = (VertexOutput)0;
  27. o.pos = UnityObjectToClipPos( float4(v.vertex.xyz + v.normal*_OutLineWidth,1) );
  28. return o;
  29. }
  30. float4 frag(VertexOutput i) : COLOR {
  31. return fixed4(_OutLineColor.rgb,0);
  32. }
  33. ENDCG
  34. }

粘贴到subshader即可使用。

3.边缘光RimLight

max(0,dot(viewDir, normal))^Strength在物体边缘增加一层光效或用于对人物照明的补充。

Shader Forge实现

Unity中二次元渲染算法总汇_第5张图片

效果

Unity中二次元渲染算法总汇_第6张图片

4.Tone Based Shading

Unity中二次元渲染算法总汇_第7张图片

Unity中二次元渲染算法总汇_第8张图片   

公式中α,β,Kblue,Kyellow,kd都是可调节参数。主要使用在接近插画类的渲染中,用于创建过渡自然的场景,比如《纪念碑谷》一类的

Unity中二次元渲染算法总汇_第9张图片

Unity中二次元渲染算法总汇_第10张图片

 

  1. 日式赛璐璐着色

模拟日式赛璐璐画法中阴影中的色彩和普通色彩分离的一个效果。色彩分为高光部,亮部,影部三部分。

Unity中二次元渲染算法总汇_第11张图片

现在资料中,GUILTY GEAR Xrd算实现得最好的。片元着色器部分伪代码如下

dark = dot(normal,lightDir)*AO*Shadow;

Color_shadow = Color_Light*ShadowAdjust;

LightTerm = dark

Shadow来源于阴影贴图,Color_Light来源于底色贴图.ShadowAdjust来源于底色处于阴影环境中的调整。

完整Color =LightTerm+Specluar;

Specular使用标准的Blinn-phong光照模型。

 

博毅创为VIP课程实践中会将上述所有内容整合起来完成GGXRD中的二次元渲染

Unity中二次元渲染算法总汇_第12张图片

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