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在Unity中掂之，我們通常使用兩種方式來實(shí)現(xiàn)透明效果：一是使用透明度測試带到，而是使用透明度混合秒梅。
不考慮透明物體時(shí)刀森，得益于深度測試撮奏，不需要物體的渲染順序也可以正確地繪制物體。但如果渲染透明物體弯菊，我們需要關(guān)閉深度值的寫入焰扳。
透明度測試：只要一個(gè)片元的透明度不滿足條件，那么對應(yīng)的片元就會(huì)被舍棄误续。被舍棄的片元不會(huì)再進(jìn)行任何處理，也不會(huì)對顏色緩沖產(chǎn)生任何影響扫茅，否則按照正常的不透明片元處理蹋嵌，即進(jìn)行深度測試、深度寫入等葫隙。所以說栽烂，透明度測試不需要關(guān)閉深度寫入。不過透明度測試產(chǎn)生的效果是要么完全透明要么完全不透明恋脚。
透明度混合：使用當(dāng)前片元的透明度作為混合因子腺办，和已經(jīng)存儲(chǔ)在顏色緩沖中的顏色值進(jìn)行混合，得到新的顏色糟描。進(jìn)行透明度混合時(shí)要關(guān)閉深度寫入怀喉，所以要非常注重渲染順序。我們需要先渲染不透明物體船响，以保證正常的遮擋關(guān)系躬拢，然后渲染透明物體。對透明度混合來說见间，深度緩沖是只讀的聊闯。
渲染順序
渲染順序非常重要，例如米诉，1個(gè)半透明物體A菱蔬，1個(gè)不透明物體B，B在A的后面：
- 若先渲染B，再渲染A拴泌。渲染B時(shí)開啟了深度寫入魏身，B的深度值寫入深度緩沖中，顏色寫入顏色緩沖中弛针。再渲染A叠骑，A在B的前面，通過深度測試削茁，然后可以進(jìn)行透明度混合宙枷，顏色和顏色緩沖中的顏色混合，得到正確的半透明效果茧跋。
- 若先渲染A慰丛，再渲染B。渲染A時(shí)關(guān)閉了深度寫入瘾杭，A的顏色直接寫入顏色緩沖诅病，但深度緩沖并未寫入值。再渲染B粥烁，由于此時(shí)深度緩沖中沒有值贤笆，所以B通過深度測試，直接將顏色緩沖中的值覆蓋讨阻，這樣在視覺上B就在A的前面芥永，這是錯(cuò)誤的。
渲染透明物體時(shí)順序也很重要钝吮，例如兩個(gè)半透明物體A和B埋涧，B在A的后面：
- 若先渲染B，再渲染A奇瘦。渲染B時(shí)棘催，正常寫入顏色緩沖，接著渲染A時(shí)耳标，A的顏色會(huì)和顏色緩沖中的顏色混合醇坝，得到正確的半透明效果。
-若先渲染A次坡，再渲染B纲仍。渲染A時(shí)，正常寫入顏色緩沖贸毕，然后渲染B時(shí)郑叠，B的顏色會(huì)和顏色緩沖中的顏色混合，混合效果就反了(本應(yīng)是透過A顯示B)明棍，看起來像是B在A的前面乡革，得到的就是錯(cuò)誤的半透明結(jié)構(gòu)。
基于上面兩點(diǎn)，渲染引擎一般都會(huì)先對物體進(jìn)行排序沸版，再渲染嘁傀。常用的方法是：
（1）先渲染所有不透明物體，并開啟它們的深度測試和深度寫入视粮。
（2）把半透明物體按它們距離攝像機(jī)的遠(yuǎn)近進(jìn)行排序细办，然后按照從后往前的順序渲染這些透明物體，并開啟它們的深度測試蕾殴，但關(guān)閉深度寫入笑撞。
但上述的方法還是有問題。第二步中钓觉，從后往前的排列順序一般是用物體到攝像機(jī)的距離來判斷茴肥，針對這一點(diǎn)我們可以用深度值來判斷，但深度值的存儲(chǔ)是像素級別的荡灾，即每個(gè)像素都有一個(gè)深度值瓤狐，但上述的排序是對物體整體的排序，所以要么物體A全部在物體B前面渲染批幌，要么A全部在B后渲染础锐。如果物體之間穿插的話，就無法判斷前后荧缘，無法得到正確的結(jié)果郁稍。
我們可以將物體分割為多個(gè)部分來幫助我們解決問題，但選擇物體的哪部分的深度值來判斷遠(yuǎn)近還是會(huì)有問題胜宇，總會(huì)有可能一個(gè)物體部分遮擋一個(gè)物體。不過分割方法還是比較有效的解決方法恢着，我們可以盡可能的去避免影響透明度混合的問題桐愉。
Unity Shader渲染順序
Unity為解決渲染順序的問題提供了渲染隊(duì)列。我們可以使用SubShader的Queue標(biāo)簽來決定我們的模型屬于哪個(gè)渲染隊(duì)列掰派。Unity在內(nèi)部使用一系列整數(shù)索引來表示每個(gè)渲染隊(duì)列从诲，且索引號越小表示越早被渲染。Unity提前定義了下面幾個(gè)渲染隊(duì)列：
如果想使用透明度測試靡羡，那么代碼中應(yīng)包含相應(yīng)Tags:
SubShader
{
Tags{"Queue" = "AlphaTest"}
Pass
{
...
}
}
如果想使用透明度混合系洛，代碼中應(yīng)包含相應(yīng)Tags，并關(guān)閉深度寫入：
SubShader
{
Tags{"Queue" = "Transparent"}
Pass
{
ZWrite Off
...
}
}
透明度測試
Shader代碼：
Shader "Unlit/AlphaTest"
{
Properties
{
_Color("Color Tint", Color) = (1,1,1,1)
_MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
_CutOff("Alpha CutOff", Range(0,1)) = 0.5
}
SubShader
{
Tags { "Queue" = "AlphaTest" "IgnoreProjector" = "Ture" "RenderType"="TransparentCutout" }
Pass
{
Tags {"LightMode" = "ForwardBase"}
CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
#include "Lighting.cginc"
struct appdata
{
float4 vertex : POSITION;
float3 normal : NORMAL;
float2 uv : TEXCOORD0;
};
struct v2f
{
float2 uv : TEXCOORD0;
float4 vertex : SV_POSITION;
float3 worldNormal : TEXCOORD1;
float3 worldPos : TEXCOORD2;
};
fixed4 _Color;
sampler2D _MainTex;
float4 _MainTex_ST;
fixed _CutOff;
v2f vert (appdata v)
{
v2f o;
o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
o.uv = TRANSFORM_TEX(v.uv, _MainTex);
o.worldNormal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal);
o.worldPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex).xyz;
return o;
}
fixed4 frag(v2f i) : SV_Target
{
fixed3 worldNormal = normalize(i.worldNormal);
fixed3 worldLightDir = normalize(UnityWorldSpaceLightDir(i.worldPos));
fixed4 texColor = tex2D(_MainTex, i.uv);
// Alpha Test
clip(texColor.a - _CutOff);
fixed3 albedo = texColor.rgb * _Color.rgb;
fixed3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz * albedo;
fixed3 diffuse = _LightColor0.rgb * albedo * max(0, dot(worldLightDir, worldNormal));
return fixed4(ambient + diffuse, 1.0);
}
ENDCG
}
}
Fallback "Transparent/Cutout/VertexLit"
}
上述代碼中IngnoreProjector標(biāo)簽設(shè)為True意味著Shader不會(huì)受到投影器的影響略步，RenderType標(biāo)簽設(shè)為TransparentCutout用來指明這個(gè)Shader歸于TransparentCutout組描扯，使用了透明度測試。
片元著色器中的重要函數(shù)是clip趟薄，定義如下：
void clip(float4 x)
{
if (any(x < 0))
discard;
}
我們傳入紋理的透明度值減去閾值的插值绽诚，若紋理透明度小于閾值，則被剔除。
效果如下：
透明度混合
我們使用Unity提供的Blend命令來實(shí)現(xiàn)混合效果恩够。Blend的一些語義如下：
這里我們使用第二種語義卒落。我們將SrcFactor設(shè)為SrcAlpha，DstFactor設(shè)為OneMinusSrcAlpha蜂桶，即混合后的顏色如下:
Shader代碼如下：
Shader "Unlit/Blending"
{
Properties
{
_Color("Color Tint", Color) = (1,1,1,1)
_MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
_AlphaScale("Alpha Scale", Range(0,1)) = 1
}
SubShader
{
Tags { "Queue" = "Transparent" "IgnoreProjector" = "True" "RenderType" = "Transparent" }
Pass
{
Tags {"LightMode" = "ForwardBase"}
ZWrite off
Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha
CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
#include "Lighting.cginc"
struct appdata
{
float4 vertex : POSITION;
float3 normal : NORMAL;
float2 uv : TEXCOORD0;
};
struct v2f
{
float2 uv : TEXCOORD0;
float4 vertex : SV_POSITION;
float3 worldNormal : TEXCOORD1;
float3 worldPos : TEXCOORD2;
};
fixed4 _Color;
sampler2D _MainTex;
float4 _MainTex_ST;
fixed _AlphaScale;
v2f vert (appdata v)
{
v2f o;
o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
o.uv = TRANSFORM_TEX(v.uv, _MainTex);
o.worldNormal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal);
o.worldPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex).xyz;
return o;
}
fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
{
fixed3 worldNormal = normalize(i.worldNormal);
fixed3 worldLightDir = normalize(UnityWorldSpaceLightDir(i.worldPos));
fixed4 texColor = tex2D(_MainTex, i.uv);
fixed3 albedo = texColor.rgb * _Color.rgb;
fixed3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz * albedo;
fixed3 diffuse = _LightColor0.rgb * albedo * max(0, dot(worldLightDir, worldNormal));
return fixed4(ambient + diffuse, texColor.a * _AlphaScale);
}
ENDCG
}
}
Fallback "Transparent/VertexLit"
}
大部分代碼和透明度測試一樣儡毕，只是舍棄了clip函數(shù)，并將紋理的透明度乘以透明度調(diào)節(jié)參數(shù)輸出扑媚。同時(shí)腰湾，在Pass開始時(shí)關(guān)閉深度寫入，以及混合命令钦购。
效果如下：
但上述代碼針對復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)會(huì)有穿插問題檐盟。
開啟深度寫入的半透明效果
我們可以使用兩個(gè)Pass來渲染模型，第1個(gè)Pass開啟深度寫入押桃，但不輸出顏色葵萎，它的目的僅僅時(shí)把該模型的深度值寫入深度緩沖，第2個(gè)Pass進(jìn)行正常的透明度混合唱凯，由于上一個(gè)Pass已經(jīng)得到了逐像素的正確的深度信息羡忘，該P(yáng)ass就可以按照像素級別的深度排序結(jié)果進(jìn)行透明渲染。
Shader代碼如下：
Shader "Unlit/Blending"
{
Properties
{
_Color("Color Tint", Color) = (1,1,1,1)
_MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
_AlphaScale("Alpha Scale", Range(0,1)) = 1
}
SubShader
{
Tags { "Queue" = "Transparent" "IgnoreProjector" = "True" "RenderType" = "Transparent" }
// 寫入深度緩沖的Pass
Pass
{
ZWrite on
ColorMask 0
}
Pass
{
Tags {"LightMode" = "ForwardBase"}
//Cull Front
ZWrite off
Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha
CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
#include "Lighting.cginc"
struct appdata
{
float4 vertex : POSITION;
float3 normal : NORMAL;
float2 uv : TEXCOORD0;
};
struct v2f
{
float2 uv : TEXCOORD0;
float4 vertex : SV_POSITION;
float3 worldNormal : TEXCOORD1;
float3 worldPos : TEXCOORD2;
};
fixed4 _Color;
sampler2D _MainTex;
float4 _MainTex_ST;
fixed _AlphaScale;
v2f vert (appdata v)
{
v2f o;
o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
o.uv = TRANSFORM_TEX(v.uv, _MainTex);
o.worldNormal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal);
o.worldPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex).xyz;
return o;
}
fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
{
fixed3 worldNormal = normalize(i.worldNormal);
fixed3 worldLightDir = normalize(UnityWorldSpaceLightDir(i.worldPos));
fixed4 texColor = tex2D(_MainTex, i.uv);
fixed3 albedo = texColor.rgb * _Color.rgb;
fixed3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz * albedo;
fixed3 diffuse = _LightColor0.rgb * albedo * max(0, dot(worldLightDir, worldNormal));
return fixed4(ambient + diffuse, texColor.a * _AlphaScale);
}
ENDCG
}
}
Fallback "Transparent/VertexLit"
}
新添加的Pass將模型的深度信息寫入深度緩沖中磕昼，從而提出模型中被自身遮擋的片元卷雕。Pass的第一行開啟了深度寫入，第二行票从，我們使用ColorMask命令漫雕，用于設(shè)置顏色通道的寫掩碼，語義如下：
ColorMask RGB | A | 0 | 其它RGBA組合
ColorMask設(shè)為0表明不寫入顏色峰鄙。
ShaderLab混合命令
混合等式和參數(shù)
我們已知兩個(gè)操作數(shù)：源顏色S和目標(biāo)顏色D浸间，想要得到輸出顏色O就必須使用一個(gè)等式來計(jì)算。我們把這個(gè)等式稱為混合等式吟榴。當(dāng)進(jìn)行混合時(shí)魁蒜，我們使用兩個(gè)等式：一個(gè)用于混合RGB通道，一個(gè)用于混合A通道吩翻。設(shè)置混合狀態(tài)時(shí)兜看，相當(dāng)于設(shè)置混合等式中的操作和因子。ShaderLab中設(shè)置混合因子的命令如下：
第一個(gè)命令只提供兩個(gè)因子狭瞎，將使用相同的因子混合RGB通道和A通道细移。下面時(shí)ShaderLab支持的因子：
混合因子
默認(rèn)的混合操作是加操作，我們可以使用BlendOP BlendOperation命令來設(shè)置混合操作熊锭。下面是ShaderLab支持的混合操作：
雙面渲染的透明效果
如果一個(gè)物體是透明的葫哗，那么它的背面應(yīng)該也被渲染出來并進(jìn)行混合缔刹。
透明度測試的雙面渲染
在Pass中關(guān)閉面剔除即可：
Pass
{
Tags {"LightMode" = "ForwardBase"}
Cull Off
效果如下：
透明度混合的雙面渲染
在渲染半透明物體時(shí)，渲染順序非常重要劣针，所以我們先渲染背面校镐，再渲染正面，也就是第一個(gè)Pass剔除正面捺典，第二個(gè)Pass剔除背面鸟廓。
Shader代碼如下：
Shader "Unlit/Blending"
{
Properties
{
_Color("Color Tint", Color) = (1,1,1,1)
_MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
_AlphaScale("Alpha Scale", Range(0,1)) = 1
}
SubShader
{
Tags { "Queue" = "Transparent" "IgnoreProjector" = "True" "RenderType" = "Transparent" }
Pass
{
Tags {"LightMode" = "ForwardBase"}
Cull Front
ZWrite off
Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha
CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
#include "Lighting.cginc"
struct appdata
{
float4 vertex : POSITION;
float3 normal : NORMAL;
float2 uv : TEXCOORD0;
};
struct v2f
{
float2 uv : TEXCOORD0;
float4 vertex : SV_POSITION;
float3 worldNormal : TEXCOORD1;
float3 worldPos : TEXCOORD2;
};
fixed4 _Color;
sampler2D _MainTex;
float4 _MainTex_ST;
fixed _AlphaScale;
v2f vert (appdata v)
{
v2f o;
o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
o.uv = TRANSFORM_TEX(v.uv, _MainTex);
o.worldNormal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal);
o.worldPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex).xyz;
return o;
}
fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
{
fixed3 worldNormal = normalize(i.worldNormal);
fixed3 worldLightDir = normalize(UnityWorldSpaceLightDir(i.worldPos));
fixed4 texColor = tex2D(_MainTex, i.uv);
fixed3 albedo = texColor.rgb * _Color.rgb;
fixed3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz * albedo;
fixed3 diffuse = _LightColor0.rgb * albedo * max(0, dot(worldLightDir, worldNormal));
return fixed4(ambient + diffuse, texColor.a * _AlphaScale);
}
ENDCG
}
Pass
{
Tags {"LightMode" = "ForwardBase"}
Cull Back
ZWrite off
Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha
CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
#include "Lighting.cginc"
struct appdata
{
float4 vertex : POSITION;
float3 normal : NORMAL;
float2 uv : TEXCOORD0;
};
struct v2f
{
float2 uv : TEXCOORD0;
float4 vertex : SV_POSITION;
float3 worldNormal : TEXCOORD1;
float3 worldPos : TEXCOORD2;
};
fixed4 _Color;
sampler2D _MainTex;
float4 _MainTex_ST;
fixed _AlphaScale;
v2f vert(appdata v)
{
v2f o;
o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
o.uv = TRANSFORM_TEX(v.uv, _MainTex);
o.worldNormal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal);
o.worldPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex).xyz;
return o;
}
fixed4 frag(v2f i) : SV_Target
{
fixed3 worldNormal = normalize(i.worldNormal);
fixed3 worldLightDir = normalize(UnityWorldSpaceLightDir(i.worldPos));
fixed4 texColor = tex2D(_MainTex, i.uv);
fixed3 albedo = texColor.rgb * _Color.rgb;
fixed3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz * albedo;
fixed3 diffuse = _LightColor0.rgb * albedo * max(0, dot(worldLightDir, worldNormal));
return fixed4(ambient + diffuse, texColor.a * _AlphaScale);
}
ENDCG
}
}
Fallback "Transparent/VertexLit"
}
效果如下：
