Unity3D手游开发日记(1) - 移动平台实时阴影方案

自从去了某大公司,工作环境比较封闭,就没写过博客了,离开以后,开发移动游戏,相对自由,又可以重操旧业,分享一下自己的心得.

阴影这个东西,说来就话长了,很多年前人们就开始研究出各种阴影技术,但都存在各种瑕疵和问题,直到近几年出现了PSSM,也就是CE3的CSM,阴影技术才算有个比较完美的解决方案.Unity自带的实时阴影,也是这种技术,在电脑上很成熟的.我也是目睹了阴影技术的发展,以前也自己写过一些阴影,本来以为以后再也不用担心阴影了,结果做移动游戏以后,发现情况没那么乐观.这种基于深度的shadow map 技术,需要浮点纹理的支持,但有的移动平台不支持浮点纹理,即使支持,这种技术开销也特别大.所以我们需要重新思考,移动平台到底什么样的阴影方案比较合适.

我把常见的实时阴影技术分3个大的类别,逐一分析.

1. 基于模板的体积阴影

基于模型边缘的,模型需要特别处理,正是由于基于模型边缘的,属于顶点级别,而不是像素级别,导致不能支持alpha test,比如主角的翅膀.放弃

2. 基于投影Projector的shadow map

基于投影的,投影纹理,需要RenderTexture,支持alpha test,

但是这种技术也有很多问题,比如反向投影(可加一张fall of 纹理解决), 多重投影(比如桥上和桥下),等等

阴影质量和RenderTexture纹理大小关闭很大,如果要一张RenderTexture纹理渲染很多角色,纹理就要大一些,要处理阴影边缘,

但是用来处理单个角色,就能避免很多问题.可考虑.

3. 基于深度Depth的shadow map

Unity自带的就是这种,保存深度需要浮点纹理,但是有的手机不支持,且开销很大,不考虑.

通过以上分析,再结合自己游戏的实际情况,45度视角游戏,我最后定的方案是:

中等画质:

1.只有主角采用基于投影Projector的shadow map

2.其他角色,采用最简单的阴影面片绑在脚下.(如果怪物被击浮空,就隐藏面片,落地再显示,防止穿帮)

这样的好处是,既有实时阴影,又保证了效率.

高画质:

1.视野内全部角色基于投影Projector的shadow map

实现原理:

很简单,先渲染角色到RenderTexture,再用Projector投影到地面.

1.投射shader:

Shader "Luoyinan/Projector/ShadowCast" 
{ 
    Properties 
	{
        _ShadowColor ("Main Color", COLOR) = (0.5, 0.5, 0.5, 1)
    }

    SubShader 
	{
        Pass 
		{
			Color [_ShadowColor]
        }
    }
}

2.接收shader:

Shader "Luoyinan/Projector/ShadowReceive" 
{ 
	Properties 
	{
		_Color ("Main Color", Color) = (1,1,1,1)
		_ShadowTex ("Cookie", 2D) = "" {}
		_MaskTex ("Mask", 2D) = "" {}
	}
	 
	Subshader 
	{
		Tags {"Queue"="Transparent"}
		Pass 
		{
			ZWrite Off
			Fog { Mode Off }
			ColorMask RGB
			Blend DstColor Zero
			Offset -1, -1
	 
			CGPROGRAM
			#pragma vertex vert
			#pragma fragment frag
			#include "UnityCG.cginc"
			
			struct v2f 
			{
				float4 uvShadow : TEXCOORD0;
				float4 pos : SV_POSITION;
			};
			
			float4x4 _Projector;
			v2f vert (float4 vertex : POSITION)
			{
				v2f o;
				o.pos = mul (UNITY_MATRIX_MVP, vertex);
				o.uvShadow = mul (_Projector, vertex);
				return o;
			}
			
			sampler2D _ShadowTex;
			sampler2D _MaskTex;
			fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
			{
				fixed4 texM = tex2Dproj(_MaskTex, UNITY_PROJ_COORD(i.uvShadow));
				fixed4 texS = tex2Dproj(_ShadowTex, UNITY_PROJ_COORD(i.uvShadow));
				texS.rgb += texM.rgb;

				return texS;
			}
			ENDCG
		}
	}
}

优化:

1. RenderTexture尽量简单,大小最好不要超过512,格式用没alpha通道的565,关闭抗锯齿,因为只渲染单一颜色,可关闭深度,

2. 阴影投射的shader尽量简单,为了效率,我的shader没用主纹理,所以不支持alpha test.如要支持,可自行修改shader.

3. 阴影摄像机看到的对象比游戏主摄像机看的多一些,只让主摄像机看到的对象才产生阴影.能少渲染几个角色.用OnBecameVisible来实现.

4. 为了避免反向投影穿帮,阴影方向尽量不要太斜.

5. 远处的阴影边缘衰减,用一张掩码纹理:

最终效果,可以看到远处的阴影自然衰减,也能投影到斜坡上,: