Unity制作旋转光束

Unity制作旋转光束

  大家好，我是阿赵。
  这是一个在很多游戏里面可能都看到过的效果，在传送门、魔法阵、角色等脚底下往上散发出一束拉丝形状的光，然后在不停的旋转。

  这次来在Unity引擎里面做一下这种效果。

一、准备材料

  需要准备的素材很简单。
  第一个是一个圆柱形的网格模型，删除了上下盖，然后展平UV。

  第二个是一张噪声贴图

二、制作过程

1、控制形状

  由于准备的输出是一个圆柱网格，但实际显示的效果是一个类似于扇形的形状。所以需要通过控制顶点来实现。原理很简单，UV的V坐标，是从模型的底部到顶部从0到1变化，所以只要沿着法线方向，乘以UV的V坐标，然后再乘以一个控制值，加到顶点坐标上，就能做到底部不变，越往上宽度越大了。

float3 vertexValue = ( v.normal * _normalScale * v.uv.y );
v.vertex.xyz += vertexValue;
o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);

效果入下图

2、拉丝效果

  先把噪声图赋给网格模型，得到这样的效果：

  然后设置一下平铺次数

  就得到了拉丝的效果了。

  这里给固有色添加一个HDR的颜色叠加，然后把这个拉丝效果作为Alpha通道输入，设置Transparent透明渲染，就能得到这样的效果：

3、透明渐变效果

  上面的效果太强烈，需要对它的透明度做一定的控制。先看看UV坐标的V坐标的实际范围：

  之前提到过，V坐标是从模型底部到顶部从0到1变化。接下来就可以通过这个值做一些处理。

1.上下边缘控制

  首先控制的是上下边缘，现在边缘太硬，我把它用两个SmoothStep，分别对应顶部和底部，让边缘变得柔和：

float tempOneMinueVal = ( 1.0 - i.uv.y );
float smoothstepResultV1 = smoothstep( _vMin , _vMax , ( tempOneMinueVal - _vOffset ));
float smoothstepResultV2 = smoothstep( _vMin2 , _vMax2 , i.uv.y);
float clampResult = clamp( min( min( smoothstepResultV1 , tempOneMinueVal ) , smoothstepResultV2 ) , 0.0 , 1.0 );

  把这个上下边缘柔和的结果和原来的拉丝Alpha值相乘，得到了这个效果：

2.左右边缘控制

  上面的效果已经很接近我们想要的效果了，但还差一点，左右边缘也很硬，所以用世界法线方向和观察方向做点乘，最后还是加一个SmoothStep，让左右边缘有个柔和渐变。

float3 worldNormal = i.worldNormal.xyz;
float3 worldViewDir = UnityWorldSpaceViewDir(i.worldPos);
worldViewDir = normalize(worldViewDir);
float dotResult = dot( worldNormal , worldViewDir );
float smoothstepResultEdge = smoothstep( _edgeMin , _edgeMax , abs( dotResult ));

  计算结果是这样的左右两边渐变的变暗：

3.叠加遮罩

  把上面的3个SmoothStep结果相乘，就得到了这样一个遮罩范围：

  然后和拉丝的Alpha值相乘，得到了这样的效果：

4、遮挡问题解决

  这里有一个半透明渲染的问题，在某些角度看，会出现错误显示：

  这里我再复制一份网格模型：

  然后两个网格模型使用不同的CullMode

  然后两个网格模型一起显示，就得到了正确的效果：

三、Shader源码

Shader "azhao/LightColumn"
{
	Properties
	{
		[HDR]_emissCol("emissCol", Color) = (0,0,0,0)
		_emissScale("emissScale", Float) = 1
		_noiseTex("noiseTex", 2D) = "white" {}
		_flowSpeed("flowSpeed", Vector) = (0,0,0,0)
		_vOffset("vOffset", Float) = 0
		_edgeMin("edgeMin", Range( 0 , 1)) = 0
		_edgeMax("edgeMax", Range( 0 , 1)) = 1
		_vMin("vMin", Range( 0 , 1)) = 0
		_vMax("vMax", Range( 0 , 1)) = 1
		_normalScale("normalScale", Range(-2,2)) = 1		
		_vMin2("vMin2", Range( 0 , 1)) = 0
		_vMax2("vMax2", Range( 0 , 1)) = 1
[Enum(UnityEngine.Rendering.CullMode)]_CullMode("CullMode", Float) = 2

	}
	
	SubShader
	{
		
		
		Tags { "RenderType"="Opaque" }
	LOD 100

		CGINCLUDE
		#pragma target 3.0
		ENDCG
		Blend SrcAlpha One, SrcAlpha One
		AlphaToMask Off
		Cull [_CullMode]
		ColorMask RGBA
		ZWrite On
		ZTest LEqual
		Offset 0 , 0
		
		
		
		Pass
		{
			Name "Unlit"
			Tags { "LightMode"="ForwardBase" }
			CGPROGRAM

			

			#ifndef UNITY_SETUP_STEREO_EYE_INDEX_POST_VERTEX
			//only defining to not throw compilation error over Unity 5.5
			#define UNITY_SETUP_STEREO_EYE_INDEX_POST_VERTEX(input)
			#endif
			#pragma vertex vert
			#pragma fragment frag
			#pragma multi_compile_instancing
			#include "UnityCG.cginc"
			#include "UnityShaderVariables.cginc"



			struct appdata
			{
				float4 vertex : POSITION;
				float4 color : COLOR;
				float3 normal : NORMAL;
				float2 uv : TEXCOORD0;
				UNITY_VERTEX_INPUT_INSTANCE_ID
			};
			
			struct v2f
			{
				float4 vertex : SV_POSITION;

				float3 worldPos : TEXCOORD0;
				float2 uv : TEXCOORD1;
				float3 worldNormal : TEXCOORD2;
				UNITY_VERTEX_INPUT_INSTANCE_ID
				UNITY_VERTEX_OUTPUT_STEREO
			};

			uniform float _CullMode;
			uniform float _normalScale;
			uniform float4 _emissCol;
			uniform float _emissScale;
			uniform sampler2D _noiseTex;
			SamplerState sampler_noiseTex;
			uniform float2 _flowSpeed;
			uniform float4 _noiseTex_ST;
			uniform float _vMin;
			uniform float _vMax;
			uniform float _vOffset;
			uniform float _vMin2;
			uniform float _vMax2;
			uniform float _edgeMin;
			uniform float _edgeMax;

			
			v2f vert ( appdata v )
			{
				v2f o;
				UNITY_SETUP_INSTANCE_ID(v);
				UNITY_INITIALIZE_VERTEX_OUTPUT_STEREO(o);
				UNITY_TRANSFER_INSTANCE_ID(v, o);

				
				float3 worldNormal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal);
				o.worldNormal = worldNormal;				
				o.uv.xy = v.uv.xy;				


				float3 vertexValue = ( v.normal * _normalScale * v.uv.y );

				v.vertex.xyz += vertexValue;

				o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
				o.worldPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex).xyz;
				return o;
			}
			
			half4 frag (v2f i ) : SV_Target
			{
				UNITY_SETUP_INSTANCE_ID(i);
				UNITY_SETUP_STEREO_EYE_INDEX_POST_VERTEX(i);

				float2 uv_noiseTex = i.uv.xy * _noiseTex_ST.xy + _noiseTex_ST.zw;
				float2 panner6 = ( 1.0 * _Time.y * _flowSpeed + uv_noiseTex);
				float tempOneMinueVal = ( 1.0 - i.uv.y );
				float smoothstepResultV1 = smoothstep( _vMin , _vMax , ( tempOneMinueVal - _vOffset ));
				float smoothstepResultV2 = smoothstep( _vMin2 , _vMax2 , i.uv.y);
				float clampResult = clamp( min( min( smoothstepResultV1 , tempOneMinueVal ) , smoothstepResultV2 ) , 0.0 , 1.0 );
				float3 worldNormal = i.worldNormal.xyz;
				float3 worldViewDir = UnityWorldSpaceViewDir(i.worldPos);
				worldViewDir = normalize(worldViewDir);
				float dotResult = dot( worldNormal , worldViewDir );
				float smoothstepResultEdge = smoothstep( _edgeMin , _edgeMax , abs( dotResult ));
				half4 finalColor = (float4((( _emissCol * _emissScale )).rgb , ( tex2D( _noiseTex, panner6 ).r * clampResult * smoothstepResultEdge )));
				
				return finalColor;
			}
			ENDCG
		}
	}
	
}