《质量效应》谢泼德指挥官
0.本文示例代码地址
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1. step
step 函数的逻辑是
step (a, x)
{
if (x < a)
{
return 0;
}
else
{
return 1;
}
}
step 通常用来取代 if-else 的代码，下面看一个使用 step 函数的示例
Shader "Custom_Shader/Function_step"
{
Properties
{
_MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
_Amount ("Amount", float) = 0.5
_Color ("Color", Color) = (0,0,0,1)
}
SubShader
{
Tags { "RenderType"="Opaque" }
LOD 100
Pass
{
CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
#include "UnityCG.cginc"
struct appdata
{
float4 vertex : POSITION;
float2 uv : TEXCOORD0;
};
struct v2f
{
float2 uv : TEXCOORD0;
float4 vertex : SV_POSITION;
};
sampler2D _MainTex;
float4 _MainTex_ST;
float4 _Color;
float _Amount;
v2f vert (appdata v)
{
v2f o;
o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
o.uv = TRANSFORM_TEX(v.uv, _MainTex);
return o;
}
fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
{
fixed4 col = step(_Amount, length(i.uv - 0.5)) * _Color;
return col;
}
ENDCG
}
}
}
核心代码是
fixed4 col = step(_Amount, length(i.uv - 0.5)) * _Color;
return col;
片元着色器中，若当前片元距离中心超过 _Amount 值时返回颜色值 _Color，否则返回黑色。这里的内置函数 length 作用是计算两个参数的距离。效果图：
step实现效果
2. lerp
lerp 函数的定义是
lerp(a, b, w)
{
return a + w*(b-a)
}
当 w = 0 时，返回a，当 w = 1 时返回b，否则返回对 a 和
b 的差值，w 越接近0，返回结果越接近a，w越接近1，返回结果️接近1，通常用来计算一些渐变量。
lerp (a, b, w) 中，a 和 b 需要同类型，可以是数值或向量
一个使用lerp的案例
Shader "Custom_Shader/Function_lerp"
{
Properties
{
_MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
_Color ("Color", Color) = (1.0, 1.0, 1.0, 1.0)
}
SubShader
{
Tags { "RenderType"="Opaque" }
LOD 100
Pass
{
CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
#include "UnityCG.cginc"
struct appdata
{
float4 vertex : POSITION;
float2 uv : TEXCOORD0;
};
struct v2f
{
float2 uv : TEXCOORD0;
float4 vertex : SV_POSITION;
};
sampler2D _MainTex;
float4 _MainTex_ST;
float4 _Color;
v2f vert (appdata v)
{
v2f o;
o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
o.uv = TRANSFORM_TEX(v.uv, _MainTex);
return o;
}
fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
{
return lerp(0, 1, length(i.uv - 0.5)) * _Color;
}
ENDCG
}
}
}
核心代码
return lerp(0, 1, length(i.uv - 0.5)) * _Color;
实现了一个渐变效果，图片中心 uv 值为 (0.5,0.5)，从图片中心向外渐变，距离中心越近，颜色越接近黑色，距离越远，颜色越接近 _Color 颜色，效果图
lerp渐变
3. smoothstep
smoothstep可以用来生成0到1的平滑过渡值，它也叫平滑阶梯函数。smoothstep定义是
float smoothstep(float a, float b, float x)
{
x = clamp((x - a) / (b- a), 0.0, 1.0);
return x * x * (3 - 2 * x);
}
简单来说就是：
- 在 a < b 的情况下，当 x < a 时，返回 0，当 x > b 时，返回 1，否则在 0和 1之间平滑过渡，如图：
smoothstep(-2, 3, x)的函数图像:
smoothstep(-2, 3, x) - 在 a > b 的情况下，当 x < b 时，返回1，当 x > a 时，返回0，否则在 1 和 0 之间平滑过渡，交换上述 a 和 b 的位置，可以得到
smoothstep(3, -2, x)的函数图像 ：
smoothstep(3, -2, x)
两个 smoothstep 进行减法运算可以得到一些波形图，例如 smoothstep(1, 2, x) - smoothstep(2, 3, x)的函数图像
减法运算
想要增加波峰的持续宽度，可以构造
smoothstep(1,2, x) - smoothstep(3, 4, x)，图像如下：
减法运算
从
smoothstep 的函数图像我们可以得到灵感，如何在 Shader 中使用平滑过渡函数
Shader "Custom_Shader/Circle"
{
Properties
{
_Color ("MainColor", Color) = (1,1,1,1)
_Start ("Start", Range(0, 0.5)) = 0.1
_Inner ("Inner", Range(0, 0.5)) = 0.2
_Outer ("Outer", Range(0, 0.5)) = 0.22
_End ("End", Range(0, 0.5)) = 0.3
}
SubShader
{
Tags { "RenderType"="Opaque" }
LOD 100
Pass
{
CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
#include "UnityCG.cginc"
struct appdata
{
float4 vertex : POSITION;
float2 uv : TEXCOORD0;
};
struct v2f
{
float2 uv : TEXCOORD0;
float4 vertex : SV_POSITION;
};
float4 _Color;
float _Start;
float _End;
float _Inner;
float _Outer;
v2f vert (appdata v)
{
v2f o;
o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
o.uv = v.uv;
return o;
}
fixed4 singleSmoothstep(float _Start, float _End, v2f i) {
return smoothstep(_Start, _Inner, length(i.uv - 0.5));
}
fixed4 doubleSmoothstep(float _Start, float _End, float _Inner, float _Outer, v2f i) {
float value = smoothstep(_Start, _Inner, length(i.uv - 0.5));
float value2 = smoothstep(_Outer, _End, length(i.uv - 0.5));
}
fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
{
return _Color * singleSmoothstep(_Start, _End, i);
}
ENDCG
}
}
}
提供了单一的平滑过渡方法 singleSmoothstep 和经过减法运算的 doubleSmoothstep 方法，当返回 singleSmoothstep(0.1, 0.35, x) 时得到的过渡效果：
平滑过渡,_Start=0.1, _End=0.35
交换参数位置，得到
singleSmoothstep(0.35, 0.1, x) 的平滑过渡效果：
平滑过渡
当返回 doubleSmoothstep(0.05, 0.2, 0.2, 0.35, x)时得到的过渡效果
双平滑过渡
当返回 doubleSmoothstep(0.05, 0.15, 0.25, 0.4, x)时得到当过渡效果
双平滑过渡
当返回 doubleSmoothstep(0.14, 0.15, 0.29, 0.3, x)时得到当过渡效果
平滑过渡