[Unity3D]Unity3D游戏开发之在3D场景中选择物体并显示轮廓效果

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       在《仙剑奇侠传》、《古剑奇谭》等游戏中，经常需要玩家在一个3D场景中选取场景中的物体。比如为我方角色添加状态、为我方角色增加血量、选择要攻击的敌人等，通常我们使用鼠标来选择一个目标物体，当鼠标移动到目标物体上时，目标物体将显示轮廓线，此时就表示当前物体被选中，我们可以在此基础上为游戏物体进行一系列的操作。那么，这一功能如何在Unity3D中实现呢？首先我们可以将问题分解为两个子问题：第一，如何确定物体是否被选中；第二，物体被选中后如何清晰地传达给用户。如图是古剑奇谭和仙剑奇侠传的战斗画面：

       接下来，我们分别来解决这两个问题。对于第一个问题，我们可以采取射线检测的方法，即从摄像机向鼠标所在的位置发射射线，如果该射线击中了游戏场景中的物体，我们就认为该物体被选中了。对于第二个问题，我们需要让物体的轮廓线显示出来，这是我们今天着重要研究的地方。在Unity3D中我们可以通过Shader 即着色器来实现更改材质的渲染方法。Unity3D内置了6类着色器，从简单的VertexLit到复杂的带有 高光的视差凹凸贴图(Parallax Bumped with Specular),共30个。其中：

      1、Normal：适用于不透明的物体

      2、Transparent：适用于半透明的物体，透明度由贴图的alpha通道决定

      3、TransparentCutOut：适用于某些部分透明，某些部分不透明的物体

      4、Self-Illuminated：适用于需要自发光的物体

      5、Reflective：适用于需要反射环境光的物体

      6、Lightmapped：适用于需要添加光照贴图及相应的UV坐标数值

      从一般的意义上来说，着色器定义了渲染物体的方法、材质中指定的贴图、用于渲染的顶点及片段着色程序、材质中调整的颜色以及各种数值设定。而相对应地，材质决定我们将使用那些贴图来渲染、使用哪些颜色渲染等。在今天的文章中，我们将定义下面的着色器代码：

Shader "Custom/BoundryShader" {
Properties {
        //定义材质的颜色为白色
		_Color ("Main Color", Color) = (1,1,1,1)
		//定义材质的轮廓线为黑色
		_OutlineColor ("Outline Color", Color) = (0,0,0,1)	//改变这个能改变轮廓边的颜色
		//定义线宽
		_Outline ("Outline width", Range (0.0, 0.03)) = 0.001	//改变这个能改变轮廓边的粗细
		_MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" { }
	}
	
CGINCLUDE
#include "UnityCG.cginc"

struct appdata {
	float4 vertex : POSITION;
	float3 normal : NORMAL;
};

struct v2f {
	float4 pos : POSITION;
	float4 color : COLOR;
};

uniform float _Outline;
uniform float4 _OutlineColor;

v2f vert(appdata v) {
	// just make a copy of incoming vertex data but scaled according to normal direction
	v2f o;
	o.pos = mul(UNITY_MATRIX_MVP, v.vertex);

	float3 norm   = mul ((float3x3)UNITY_MATRIX_IT_MV, v.normal);
	float2 offset = TransformViewToProjection(norm.xy);

	o.pos.xy += offset * o.pos.z * _Outline;
	o.color = _OutlineColor;
	return o;
}
ENDCG

	SubShader {
		Tags { "Queue" = "Transparent" }

		// note that a vertex shader is specified here but its using the one above
		Pass {
			Name "OUTLINE"
			Tags { "LightMode" = "Always" }
			Cull Off
			ZWrite Off
			ZTest Always
			ColorMask RGB // alpha not used

			// you can choose what kind of blending mode you want for the outline
			Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha // Normal
			//Blend One One // Additive
			//Blend One OneMinusDstColor // Soft Additive
			//Blend DstColor Zero // Multiplicative
			//Blend DstColor SrcColor // 2x Multiplicative

CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag

half4 frag(v2f i) :COLOR {
	return i.color;
}
ENDCG
		}

		Pass {
			Name "BASE"
			ZWrite On
			ZTest LEqual
			Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha
			Material {
				Diffuse [_Color]
				Ambient [_Color]
			}
			Lighting On
			SetTexture [_MainTex] {
				ConstantColor [_Color]
				Combine texture * constant
			}
			SetTexture [_MainTex] {
				Combine previous * primary DOUBLE
			}
		}
	}
	
	SubShader {
		Tags { "Queue" = "Transparent" }

		Pass {
			Name "OUTLINE"
			Tags { "LightMode" = "Always" }
			Cull Front
			ZWrite Off
			ZTest Always
			ColorMask RGB

			// you can choose what kind of blending mode you want for the outline
			Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha // Normal
			//Blend One One // Additive
			//Blend One OneMinusDstColor // Soft Additive
			//Blend DstColor Zero // Multiplicative
			//Blend DstColor SrcColor // 2x Multiplicative

			CGPROGRAM
			#pragma vertex vert
			#pragma exclude_renderers gles xbox360 ps3
			ENDCG
			SetTexture [_MainTex] { combine primary }
		}

		Pass {
			Name "BASE"
			ZWrite On
			ZTest LEqual
			Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha
			Material {
				Diffuse [_Color]
				Ambient [_Color]
			}
			Lighting On
			SetTexture [_MainTex] {
				ConstantColor [_Color]
				Combine texture * constant
			}
			SetTexture [_MainTex] {
				Combine previous * primary DOUBLE
			}
		}
	}
	
	Fallback "Diffuse"
}

         对于着色器程序的编写，我们此时可以先放在一边，这里我们着重来学习如何使用着色器来实现不同的渲染效果。我们新建一个材质，将该材质的着色器设置为我们这里编写的着色器，如图：

      好，在准备好材质后，我们就可以正式开始今天的内容啦，我们创建一个简单的场景：

      注意到这里的物体时没有轮廓线的，因为我们这里使用的是默认材质Default-Diffuse。那么，接下来，我们通过编程的方式来动态更换材质，这样就可以实现不同的渲染效果，编写下面的脚本：

using UnityEngine;
using System.Collections;

public class ShowBoundry : MonoBehaviour {

	//使用显示轮廓的简单材质
	public Material mSimpleMat;
	//使用显示轮廓的高级材质
	public Material mAdvanceMat;
	//默认材质
	public Material mDefaultMat;
	

	void Update () 
	{
	   //获取鼠标位置
	   Vector3 mPos=Input.mousePosition;
	   //向物体发射射线
	   Ray mRay=Camera.main.ScreenPointToRay(Input.mousePosition);
	   RaycastHit mHit;
	   //射线检验
	   if(Physics.Raycast(mRay,out mHit))
	   {
		  //Cube
		  if(mHit.collider.gameObject.tag=="Cube")
		  {
			 //将当前选中的对象材质换成带轮廓线的材质
			 mHit.collider.gameObject.renderer.material=mSimpleMat;
			 //将未选中的对象材质换成默认材质
			 GameObject.Find("Sphere").renderer.material=mDefaultMat;
			 //设置提示信息
			 GameObject.Find("GUIText").guiText.text="当前选择的对象是:Cube";
		  }
		  //Sphere
		  if(mHit.collider.gameObject.tag=="Sphere")
		  {
			 //将当前选中的对象材质换成带轮廓线的材质
			 mHit.collider.gameObject.renderer.material=mSimpleMat;
			 //将未选中的对象材质换成默认材质
			 GameObject.Find("Cube").renderer.material=mDefaultMat;
			 //设置提示信息
			 GameObject.Find("GUIText").guiText.text="当前选择的对象是:Sphere";
		  }
		  //Person
		  if(mHit.collider.gameObject.tag=="Person")
		  {
			 //由于人物模型的材质较为复杂，所以不能使用这种方法
		  }
	   }

	}
}

       在上面的这段脚本中，首先我们指定了三个材质，分别是适用于简单物体(如Cube等）的带轮廓线的材质，适用于复杂物体(如人物模型）的带轮廓线的材质( 本文未实现)、适用于简单物体的默认材质。主要原理就是我们在文章开头就提到过的射线检验方法。我们将这个脚本绑定到游戏场景中的物体上，设置好tag后就可以运行程序了，我们一起来看看程序的效果吧！

         这就是我们今天想要实现的效果啦，通过今天的文章我们可以实现在3D场景中对一个物体的选取，这种需求在游戏里还是比较多的啊，哈哈。那么，对于复杂的人物模型怎么办呢？模型一般会有很多张贴图，如果我们针对每一张贴图再去制作与之对应的材质文件，是不是会有些繁琐呢？那么请大家关注我的博客，我们将在下一篇文章中为大家揭晓。好了，老规矩，为大家送上一句充满力量的话，早安！

    每日箴言 ：人生就像一座山，重要的不是它的高低，而在于它的灵秀。

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