Unity中URP下实现深度贴花（雾效支持和BRP适配）

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前言

在上一篇文章中，我们实现了贴花的效果。但是，细节效果需要优化。

• Unity中URP下实现深度贴花

我们在这篇文章中，来优化一下贴花Shader的细节。

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一、让我们的贴画支持雾效

• 原雾效使用方法是只支持不透明对象的。
• 但是，我们的贴画是半透明的。所以，需要对其进行调整。

1、我们舍弃内部的MixFog方法

col.rgb = MixFog(col.rgb,i.fogCoord);

2、使用 雾效混合因子 对最后输出颜色进行线性插值相乘

• 这样就可以实现 贴花 融入 雾 的效果
• 针对Blend One One 的半透明雾效混合

col.rgb*=col.a;
col.rgb *= saturate(lerp(0.5,0,i.fogCoord));

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二、在Shader中，限制贴花纹理的采样方式

• 防止在Unity中，针对单独的纹理设置了不同的重和平铺方式，影响最终效果。

1、申明 纹理 和 限制采样方式的采样器

TEXTURE2D(_MainTex);
#define smp _linear_clamp
SAMPLER(smp);

2、在片元着色器进行纹理采样

half4 mainTex = SAMPLE_TEXTURE2D(_MainTex, smp, uv);

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三、BRP适配

1、C#脚本中，打开摄像机深度图

Camera.main.depthTextureMode = DepthTextureMode.Depth;

2、适配代码

	SubShader
    {
        Tags
        {
            //渲染类型
            "RenderType"="Transparent"
            //渲染队列
            "Queue"="Transparent"
        }
        Pass
        {
            Blend One One
            ZWrite Off
            Name "Unlit"

            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag
            #pragma multi_compile_fog
            // Pragmas
            #pragma target 2.0

            // Includes
            #include "UnityCG.cginc"
            

            sampler2D _MainTex;
            float4 _MainTex_ST;
            sampler2D _CameraDepthTexture;
            
            struct appdata
            {
                float3 positionOS : POSITION;
                float2 uv : TEXCOORD0;
            };
            
            struct v2f
            {
                float4 positionCS : SV_POSITION;
                float2 uv : TEXCOORD0;
                float3 positionOS : TEXCOORD1;
                float3 positionVS : TEXCOORD2;
            };
            
            v2f vert(appdata v)
            {
                v2f o;
                o.positionCS = UnityObjectToClipPos(v.positionOS);
                o.uv = TRANSFORM_TEX(v.uv, _MainTex);
                o.positionOS = v.positionOS;
                //2、通过模型面片的求出像素在观察空间下的坐标值
                o.positionVS = UnityWorldToViewPos(mul(unity_ObjectToWorld,o.positionOS));
                
                return o;
            }
            
            half4 frag(v2f i) : SV_TARGET
            {
                //思路：
                float4 depthVS = 1;
                //1、通过深度图求出像素所在视图空间的Z值
                float2 screenUV = i.positionCS.xy / _ScreenParams.xy;
                half4 depthTex = tex2D(_CameraDepthTexture, screenUV);
                half depthZ = LinearEyeDepth(depthTex.r);

                //2、通过模型面片的求出像素在观察空间下的坐标值
                //这个在顶点着色器中完成

                //3、结合两者求出 深度图中像素的 XYZ值
                depthVS.z = depthZ;
                depthVS.xy = i.positionVS.xy * depthZ / -i.positionVS.z;
                //4、再将此坐标转换到模型的本地空间，把XY作为UV来进行纹理采样
                float4 depthWS = mul(unity_CameraToWorld, depthVS);
                float4 depthOS = mul(unity_WorldToObject, depthWS);
                float2 uv = depthOS.xz+0.5;

                half4 col = 0;
                half4 mainTex = tex2D(_MainTex,uv);
                col += mainTex;
                //针对Blend One One 的半透明雾效混合
                col.rgb*=col.a;
                
                return col;
            }
            ENDCG
        }
    }

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四、最终代码

1、地缝效果

2、魔法阵

3、芙宁娜贴花

//深度贴花
Shader "MyShader/URP/P4_4_2"
{
    Properties
    {
        [Header(MainTex)]
        _MainTex("MainTex",2D) = "white"{}

    }
    SubShader
    {
        Tags
        {
            //告诉引擎，该Shader只用于 URP 渲染管线
            "RenderPipeline"="UniversalPipeline"
            //渲染类型
            "RenderType"="Transparent"
            //渲染队列
            "Queue"="Transparent"
        }

        Pass
        {
            Blend One One
            ZWrite Off
            Name "Unlit"

            HLSLPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag
            #pragma multi_compile_fog
            // Pragmas
            #pragma target 2.0

            // Includes
            #include "Packages/com.unity.render-pipelines.core/ShaderLibrary/Color.hlsl"
            #include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Core.hlsl"
            #include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Input.hlsl"

            CBUFFER_START(UnityPerMaterial)
                float4 _MainTex_ST;
            CBUFFER_END

            TEXTURE2D(_CameraDepthTexture);
            SAMPLER(sampler_CameraDepthTexture);
            TEXTURE2D(_MainTex);
            //SAMPLER(sampler_MainTex);
            #define smp _linear_clamp
            SAMPLER(smp);
            //struct appdata
            //顶点着色器的输入
            struct Attributes
            {
                float3 positionOS : POSITION;
                float2 uv : TEXCOORD0;
            };

            //struct v2f
            //片元着色器的输入
            struct Varyings
            {
                float4 positionCS : SV_POSITION;
                float2 uv : TEXCOORD0;
                float fogCoord : TEXCOORD1;
                float3 positionOS : TEXCOORD2;
                float3 positionVS : TEXCOORD3;
            };

            //v2f vert(Attributes v)
            //顶点着色器
            Varyings vert(Attributes v)
            {
                Varyings o;
                o.positionCS = TransformObjectToHClip(v.positionOS);
                o.uv = TRANSFORM_TEX(v.uv, _MainTex);
                o.fogCoord = ComputeFogFactor(o.positionCS.z);
                o.positionOS = v.positionOS;
                //2、通过模型面片的求出像素在观察空间下的坐标值
                o.positionVS = TransformWorldToView(TransformObjectToWorld(o.positionOS));
                return o;
            }

            //fixed4 frag(v2f i) : SV_TARGET
            //片元着色器
            half4 frag(Varyings i) : SV_TARGET
            {
                //思路：
                float4 depthVS = 1;
                //1、通过深度图求出像素所在视图空间的Z值
                float2 screenUV = i.positionCS.xy / _ScreenParams.xy;
                half4 depthTex = SAMPLE_TEXTURE2D(_CameraDepthTexture, sampler_CameraDepthTexture, screenUV);
                half depthZ = LinearEyeDepth(depthTex.r, _ZBufferParams);

                //2、通过模型面片的求出像素在观察空间下的坐标值
                //这个在顶点着色器中完成

                //3、结合两者求出 深度图中像素的 XYZ值
                depthVS.z = depthZ;
                depthVS.xy = i.positionVS.xy * depthZ / -i.positionVS.z;
                //4、再将此坐标转换到模型的本地空间，把XY作为UV来进行纹理采样
                float4 depthWS = mul(unity_CameraToWorld, depthVS);
                float4 depthOS = mul(unity_WorldToObject, depthWS);
                float2 uv = depthOS.xz + 0.5;

                half4 col = 0;
                half4 mainTex = SAMPLE_TEXTURE2D(_MainTex, smp, uv);
                col += mainTex;
                //针对Blend One One 的半透明雾效混合
                col.rgb *= col.a;
                col.rgb *= saturate(lerp(1, 0, i.fogCoord));
                //col.rgb = MixFog(col.rgb,i.fogCoord);
                return col;
            }
            ENDHLSL
        }
    }
    SubShader
    {
        Tags
        {
            //渲染类型
            "RenderType"="Transparent"
            //渲染队列
            "Queue"="Transparent"
        }
        Pass
        {
            Blend One One
            ZWrite Off
            Name "Unlit"

            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag
            #pragma multi_compile_fog
            // Pragmas
            #pragma target 2.0

            // Includes
            #include "UnityCG.cginc"


            sampler2D _MainTex;
            float4 _MainTex_ST;
            sampler2D _CameraDepthTexture;

            struct appdata
            {
                float3 positionOS : POSITION;
                float2 uv : TEXCOORD0;
            };

            struct v2f
            {
                float4 positionCS : SV_POSITION;
                float2 uv : TEXCOORD0;
                float3 positionOS : TEXCOORD1;
                float3 positionVS : TEXCOORD2;
            };

            v2f vert(appdata v)
            {
                v2f o;
                o.positionCS = UnityObjectToClipPos(v.positionOS);
                o.uv = TRANSFORM_TEX(v.uv, _MainTex);
                o.positionOS = v.positionOS;
                //2、通过模型面片的求出像素在观察空间下的坐标值
                o.positionVS = UnityWorldToViewPos(mul(unity_ObjectToWorld, o.positionOS));

                return o;
            }

            half4 frag(v2f i) : SV_TARGET
            {
                //思路：
                float4 depthVS = 1;
                //1、通过深度图求出像素所在视图空间的Z值
                float2 screenUV = i.positionCS.xy / _ScreenParams.xy;
                half4 depthTex = tex2D(_CameraDepthTexture, screenUV);
                half depthZ = LinearEyeDepth(depthTex.r);

                //2、通过模型面片的求出像素在观察空间下的坐标值
                //这个在顶点着色器中完成

                //3、结合两者求出 深度图中像素的 XYZ值
                depthVS.z = depthZ;
                depthVS.xy = i.positionVS.xy * depthZ / -i.positionVS.z;
                //4、再将此坐标转换到模型的本地空间，把XY作为UV来进行纹理采样
                float4 depthWS = mul(unity_CameraToWorld, depthVS);
                float4 depthOS = mul(unity_WorldToObject, depthWS);
                float2 uv = depthOS.xz + 0.5;

                half4 col = 0;
                half4 mainTex = tex2D(_MainTex, uv);
                col += mainTex;
                //针对Blend One One 的半透明雾效混合
                col.rgb *= col.a;

                return col;
            }
            ENDCG
        }
    }
}