[Unity3D]Unity3D遊戲開發之複雜模型的選取與輪廓高亮顯示

       大家好，我是秦元培，歡迎大家關注我的部落格，我的部落格地址是blog.csdn.net/qinyuanpei。

       在上一篇文章中，我們通過自訂著色器實現了一個簡單的在3D遊戲中選取、顯示物體輪廓的執行個體。在文章最後，博主給大家留下了一個問題，就是我們的這種方法存在一定的問題，無法運用到複雜的模型上。原因是什麼呢？這要從這種方法的原理上來說，其實這種方法類似於攝像機的視角方向上對物體進行了一個投影。這樣的話，如果模型被其它物體遮擋的話，就會出現渲染不完全的問題，，有一位朋友在評論中提出了這個問題。那麼，怎麼解決這個問題呢？對於遮擋的問題，我們一般採取的方法是拉近攝像機，因此，我們這裡依然採取這種方法，即如果被渲染的物體前面有遮擋物體，則將攝像機拉近，這樣就可以解決這個問題了。

       那麼解決了上一篇文章中的問題後，我們就來開始學習今天的內容——《Unity3D遊戲開發複雜模型的選取與輪廓高亮顯示》。首先，我們今天的內容是基於邊緣光(RimLight)的方法來實現的，在Unity3D的官方樣本中，我們可以找到這個演算法，其核心演算法是：

half rim = 1.0 - saturate(dot (normalize(IN.viewDir), IN.worldNormal));o.Emission = _RimColor.rgb * pow (rim, _RimPower);

其中，IN.viewDir是當前視角向量，IN.worldNormal是物體的法線。dot是計算視角和法線的點積，等於視角和法線夾角的cos值，如：

       由於Cos的範圍是1到0，所以1-cos就成了0到1，在夾角90度時達到最大值，正好用來類比側光的強度(與視角成90度的部分光線最強，就是邊緣光了)，把這個值的變動率用一個pow函數（rim的_rimPower次方）進行放大，就能強化邊緣發亮的效果。但是當物體表面比較平直時(例如立方體)，由於各個面上的法向量都是一個方向上的，因此無法體現出變化和輪廓。此外，這種方法在描繪凹的幾何體時，凹的部分（包括法線貼圖造成的凹凸）的邊緣也都會被畫出來，並不是真正意義上的邊緣輪廓，就是一種側光效果。這一部分，博主並不是很懂，因為博主並沒有系統的學習過電腦圖形學的東西，如果大家想瞭解更多的內容，可以參考這裡：http://game.ceeger.com/forum/read.php?tid=3592。好了，下面我們開始具體地來講通過這種方法來實現物體輪廓高光顯示。首先編寫Shader：

Shader "Custom/Outline" {Properties {_Color ("Main Color", Color) = (1,1,1,1)_SpecColor ("Specular Color", Color) = (0.5, 0.5, 0.5, 1)_Shininess ("Shininess", Range (0.03, 1)) = 1_MainTex ("Base (RGB) Gloss (A)", 2D) = "black" {}_BumpMap ("Normalmap", 2D) = "bump" {}//邊緣光顏色_RimColor ("Rim Color", Color) = (0,0,0,0.0)//放大倍數    _RimPower ("Rim Power", Range(0.5,8.0)) = 2.0}SubShader { Tags { "RenderType"="Opaque" }LOD 400CGPROGRAM#pragma surface surf BlinnPhong#pragma target 3.0sampler2D _MainTex;sampler2D _BumpMap;fixed4 _Color;half _Shininess;float4 _RimColor;float _RimPower;struct Input {float2 uv_MainTex;float2 uv_BumpMap;float3 viewDir;};void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o) {fixed4 tex = tex2D(_MainTex, IN.uv_MainTex);o.Albedo = tex.rgb * _Color.rgb;o.Gloss = tex.a;o.Alpha = tex.a * _Color.a;o.Specular = _Shininess;o.Normal = UnpackNormal(tex2D(_BumpMap, IN.uv_BumpMap));//核心演算法half rim = 1 - saturate(dot (normalize(IN.viewDir), o.Normal));    o.Emission = _RimColor.rgb * pow (rim, _RimPower);}ENDCG}FallBack "Specular"}

      在這個著色器指令碼中，最重要的一個屬性是_RimColor，這個值將決定我們最終渲染的效果。在上一篇文章中，我們是通過一個使用了自訂著色器的材質來實現輪廓顯示的，今天我們換一種方法，怎麼做呢？我們這裡通過Shader來實現，在Material中有一個Shader屬性，一旦改變了該屬性的值，那麼所有材質都將按照新的渲染方式進行渲染。我們在上一篇文章中的指令碼的基礎上，擴充得到下面的指令碼：

using UnityEngine;using System.Collections;public class ShowBoundry : MonoBehaviour {//使用顯示輪廓的簡單材質public Material mSimpleMat;//預設材質public Material mDefaultMat;//我們今天使用Shader來直接改變模型的渲染效果，這樣可以避免使用一個材質public Shader RimLightShader;public Color RimColor = new Color(0.2F,0.8F,10.6F,1);//定義私人變數以儲存模型的原始資訊private SkinnedMeshRenderer mSkin;private Color mColor;private Shader mShader;void Start () {//擷取模型的SkinnedMeshRenderermSkin=GameObject.Find("Person").GetComponentInChildren<SkinnedMeshRenderer>();//擷取預設顏色mColor=mSkin.material.color;//擷取預設ShadermShader=mSkin.material.shader;}void Update () {   //擷取滑鼠位置   Vector3 mPos=Input.mousePosition;   //向物體發射射線   Ray mRay=Camera.main.ScreenPointToRay(Input.mousePosition);   RaycastHit mHit;   //射線檢驗   if(Physics.Raycast(mRay,out mHit))   {  //Cube  if(mHit.collider.gameObject.tag=="Cube")  { //將當前選中的對象材質換成帶輪廓線的材質 mHit.collider.gameObject.renderer.material=mSimpleMat; //將未選中的對象材質換成預設材質 GameObject.Find("Sphere").renderer.material=mDefaultMat; //將模型恢複到初始狀態 mSkin.material.shader=mShader;     mSkin.material.SetColor("_RimColor",mColor); //設定提示資訊 GameObject.Find("GUIText").guiText.text="當前選擇的對象是:Cube";  }  //Sphere  if(mHit.collider.gameObject.tag=="Sphere")  { //將當前選中的對象材質換成帶輪廓線的材質 mHit.collider.gameObject.renderer.material=mSimpleMat; //將未選中的對象材質換成預設材質 GameObject.Find("Cube").renderer.material=mDefaultMat; //將模型恢複到初始狀態 mSkin.material.shader=mShader; mSkin.material.SetColor("_RimColor",mColor); //設定提示資訊 GameObject.Find("GUIText").guiText.text="當前選擇的對象是:Sphere";  }  //Person  if(mHit.collider.gameObject.tag=="Person")  { //更換Shader     mSkin.material.shader=RimLightShader; mSkin.material.SetColor("_RimColor",RimColor); //將未選中的對象材質換成預設材質 GameObject.Find("Cube").renderer.material=mDefaultMat; GameObject.Find("Sphere").renderer.material=mDefaultMat; //設定提示資訊 GameObject.Find("GUIText").guiText.text="當前選擇的對象是:Person";  }   }}}

       在今天的指令碼中，我們增加了一個RimLightShader和RimColor，它們的作用是指定著色器和邊緣光的顏色，我們可以通過外部來引用我們剛才定義好的自訂Shader，同時，為了儲存模型的原始狀態，我們定義了兩個私人變數mShader和mColor，以便我們可以在適當的時候將模型的狀態還原到原始狀態。好了，我們來運行下今天的程式，效果如下：

       可以注意到，當角色被選中時，角色以高亮顯示的形式被渲染出來，博主這裡使用的是金黃色的邊緣光，所以得到了這樣的結果。感覺效果還不錯啊。博主在做今天的內容的時候，經常出現著色器無效的情況，後來發現是著色器定義的名稱和檔案名稱不符的緣故，所以大家在編寫著色器的時候一定要注意啊。

      好了，今天的內容就是這樣了，希望大家喜歡啊。呵呵。

     

     每日箴言：曾經以為生命中最糟糕的事，就是孤獨終老。其實不是。最糟糕的是與那些讓你感到孤獨的人一起終老。

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