unity 继承会调用start吗_【浅入浅出】Unity 雾效

大家好，我是Shawn。如何实现“雾效”？”在Unity中，是有自带的雾效的，在Lighting窗口下，在other Settings就可以找到fog选项了，启用fog就能使用Unity自带的雾效了，但是，需要注意的是，只有在向前渲染下才能实现Unity自带的雾效，Unity有三种模式：Linear,Exp 和 Exp2 分别对应，线性、指数、和指数的平方的增长模式。

雾效因子分别对应：

、

E是end、S是start、c是coordinate、d就是density,通过上述式子我们不难发现这是一个关于c的减函数，即距离越远，雾效因子越小。

我们已经知道Unity是如何实现雾效的了，其实就是计算雾效因子，然后进行差值就行了

现在我们试着创建一个自己的雾效。

首先需要添加#pragma multi_compile_fog让Unity为我们生成正确的变体。然后我们还需要

设置一个宏控制雾效的开启。

#if defined(FOG_LINEAR) || defined(FOG_EXP) || defined(FOG_EXP2)#define APPLY_FOG 1            #endif

在顶点着色器之前，编写一个自定义的函数：

    float4 ApplyFog(float4 color , v2f i){float viewDistance = length(_WorldSpaceCameraPos - i.worldPos);UNITY_CALC_FOG_FACTOR_RAW(viewDistance);color.rgb = lerp(unity_FogColor.rgb, color.rgb, saturate(unityFogFactor));return color ;}

这个函数计算了顶点到摄像机的距离，并且我们用Unity自带的宏为我们计算雾效因子，由于雾效因子的范围不在0-1之间所以我们用需要限定一下，这个宏可以在UnityCG.cginc里面查看到：

#if defined(FOG_LINEAR)// factor = (end-z)/(end-start) = z * (-1/(end-start)) + (end/(end-start))#define UNITY_CALC_FOG_FACTOR_RAW(coord) float unityFogFactor = (coord) * unity_FogParams.z + unity_FogParams.w
#elif defined(FOG_EXP)// factor = exp(-density*z)#define UNITY_CALC_FOG_FACTOR_RAW(coord) float unityFogFactor = unity_FogParams.y * (coord); unityFogFactor = exp2(-unityFogFactor)
#elif defined(FOG_EXP2)// factor = exp(-(density*z)^2)#define UNITY_CALC_FOG_FACTOR_RAW(coord) float unityFogFactor = unity_FogParams.x * (coord); unityFogFactor = exp2(-unityFogFactor*unityFogFactor)
#else#define UNITY_CALC_FOG_FACTOR_RAW(coord) float unityFogFactor = 0.0
#endif

其实就是Unity判断我们选择的模式，传入c就算雾效因子，unity_FogParams可以在UnityShaderVariables里查看，这里我们直接给出：

unity_FogParams：(density / sqrt(ln(2)), density / ln(2), –1/(end-start), end/(end-start))

在片元着色器中代码就更简单了，只需要调用即可：

fixed4 frag (v2f i) : SV_Target{// sample the texturefixed4 col = tex2D(_MainTex, i.uv);// apply fog#if APPLY_FOGcol = col*ApplyFog(col ,i);#endifreturn col;}

返回Unity查看效果，我们没有用光照模型，只输出颜色：

其中一个球是标准材质，用来做对比

在上一个方法中我们使用的c是物体到摄像机的距离，下面我们将基于深度来实现雾效。

我们需要用一个变量来储存深度值，这里我们把顶点的世界坐标改成float4类型，用w储存深度值：

float4 worldPos : TEXCOORD2;

在顶点着色器中添加一段代码：

#if APPLY_FOGo.worldPos.w = o.vertex.z;
#endif

我们记录了clip space下的深度值，由于平台的差异我们取到的z值的范围也不同，我们使用

宏UNITY_Z_0_FAR_FROM_CLIPSPACE来针对不同平台做不同处理，把深度转换为从近切面到远切面线性增大的值。

float4 ApplyFog(float4 color , v2f i){//float viewDistance = length(_WorldSpaceCameraPos - i.worldPos.xyz);float viewDistance =UNITY_Z_0_FAR_FROM_CLIPSPACE(i.worldPos.w);UNITY_CALC_FOG_FACTOR_RAW(viewDistance);color.rgb = lerp(unity_FogColor.rgb, color.rgb, saturate(unityFogFactor));return color ;}

其他代码不变，我们得到的效果几乎和上面的一样。

但其实还是差别的，当我们基于深度来实现雾效，我们不需要开根号，运行速度更快了，但是，我们还会发现一些问题，当我们的摄像机旋转时，我们的深度变了，从而影响了雾效，尽管他在逻辑上是不会变化的

源自catlike coding

我们可以查看做一个简单的测试，查看旋转时摄像机的深度图：

我们可以发现虽然是同一个位置，长方体的颜色却有细微的不同

下面是完整代码：（同时包含了基于距离和深度的方法）

Shader "Unlit/TestFog"
{Properties{_MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}}SubShader{Tags { "RenderType"="Opaque" }LOD 100Pass{//Tags{"LightMode" = "ForwardBase"}CGPROGRAM#pragma vertex vert#pragma fragment frag// make fog work#pragma multi_compile_fog#include "UnityCG.cginc"#define FOG_DISTANCE#if defined(FOG_LINEAR) || defined(FOG_EXP) || defined(FOG_EXP2)#if !defined(FOG_DISTANCE)#define FOG_DEPTH 1#endif#define APPLY_FOG 1  #endifstruct appdata{float4 vertex : POSITION;float2 uv : TEXCOORD0;};struct v2f{float2 uv : TEXCOORD0;float4 vertex : SV_POSITION;float4 worldPos : TEXCOORD2;};sampler2D _MainTex;float4 _MainTex_ST;float4 ApplyFog(float4 color , v2f i){float viewDistance = length(_WorldSpaceCameraPos - i.worldPos.xyz);#if FOG_DEPTHviewDistance =UNITY_Z_0_FAR_FROM_CLIPSPACE(i.worldPos.w);#endifUNITY_CALC_FOG_FACTOR_RAW(viewDistance);color.rgb = lerp(unity_FogColor.rgb, color.rgb, saturate(unityFogFactor));return color ;}v2f vert (appdata v){v2f o;o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);o.uv = TRANSFORM_TEX(v.uv, _MainTex);o.worldPos.xyz = mul(unity_ObjectToWorld , v.vertex).xyz;#if APPLY_FOGo.worldPos.w = o.vertex.z;#endifreturn o;}fixed4 frag (v2f i) : SV_Target{// sample the texturefixed4 col = tex2D(_MainTex, i.uv);// apply fog#if APPLY_FOGcol = col*ApplyFog(col ,i);#endifreturn col;}ENDCG}}
}

前文提到：这种方法只能用在向前渲染中，在延迟渲染中我们就要使用屏幕后处理。

我们先写一个最基本的后处理脚本：

[ExecuteInEditMode]
public class PostScreenEffect : MonoBehaviour
{public Shader shader;Material material;[ImageEffectOpaque]private void OnRenderImage(RenderTexture source, RenderTexture destination){if (material == null){material= new Material(shader);}Graphics.Blit(source, destination, material);}

然后创建一个Imageeffect的shader文件，思路也很简单，就是通过采样深度纹理来获取深度值，从而计算距离。我们要声明_CameraDepthTexture来采样深度纹理，然后再采样他，核心代码如下：

 fixed4 frag (v2f i) : SV_Target{fixed4 col = tex2D(_MainTex, i.uv);float depth = SAMPLE_DEPTH_TEXTURE(_CameraDepthTexture,i.uv);depth = Linear01Depth(depth);if(depth<1){float distance = depth * _ProjectionParams.z-_ProjectionParams.y;UNITY_CALC_FOG_FACTOR_RAW(distance);unityFogFactor = saturate(unityFogFactor);col.rgb = lerp(unity_FogColor.rgb,col.rgb,unityFogFactor);}return col;}

我们用Linear01Depth函数是为了能够得到一个0-1范围的线性的深度值，你可能已经不止一次听到类似“MVP矩阵的P导致了非线性”，所以我再唠叨一遍，哈哈。然后转换为距离，同样你也可以在UnityShaderVariables里查看_ProjectionParams. 这里z就代表远裁面，y代表近裁面。

我们把深度值限定在小于1的范围内是因为我们不想渲染天空盒。

返回Unity查看效果：

最后，我们再用真正的距离实现屏幕后处理实现雾效：

这里的距离我们可以从摄像机发射一道光线。如果没有没有物体的话，这道光线可以一直延伸最后达到远裁面，如果有物体，我们我们只要记录下它的深度值与远裁面的比，然后乘这个光线向量得到一个新的向量，就是一个简单的相似三角形的知识~最后计算这个向量的模，我们就得到了距离了。

理论上来说要为每个像素发射一次射线，但是，我们这里我们只计算远裁面的四个角的射线，剩下的就交给差值去做吧。

幸运的是，我们不用自己手动计算这四个射线，Unity有给定函数方便了我们的计算。

点击这里了解这个函数。

我们在camera的脚本中添加一些代码：

Camera cam = null;Vector3[] frustumCorners;
Vector4[] vectorArray;
/****下面代码添加至OnRenderImage函数中****/
if (material == null){material= new Material(shader);cam = GetComponent<Camera>();frustumCorners = new Vector3[4];}cam.CalculateFrustumCorners(new Rect(0, 0, 1, 1), cam.farClipPlane, cam.stereoActiveEye, frustumCorners);vectorArray[0] = frustumCorners[0];vectorArray[1] = frustumCorners[3];vectorArray[2] = frustumCorners[1];vectorArray[3] = frustumCorners[2];material.SetVectorArray("_FrustumCorners", vectorArray);

在calculateFrustumCorners函数里我们传入的是Vector3，而我们SetVectorArray需要传入Vector4 ，所以我们变化一下，这样我们的数值就能正确被传入了；

在我们的shader文件下我们声明一个宏，来控制是否启用distance的算法。

#define FOG_DISTANCE

接着要在顶点结构体声明ray向量：

#ifdef FOG_DISTANCE float3 ray : TEXCOORD1;
#endif

最后我们修改片元着色器中的核心语句：

if(depth<1){float distance = depth * _ProjectionParams.z-_ProjectionParams.y;#ifdef FOG_DISTANCEdistance = length(depth*i.ray);#endifUNITY_CALC_FOG_FACTOR_RAW(distance);unityFogFactor = saturate(unityFogFactor);col.rgb = lerp(unity_FogColor.rgb,col.rgb,unityFogFactor);}

效果：

以上就是雾效的所有内容了

最后的最后（真的是最后了）我们来实现一个类似firewatch的效果：

代码如下：

Shader "Custom/GradientColor"
{Properties{_MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}_FogAmount("Fog amount", float) = 1_ColorRamp("Color ramp", 2D) = "white" {}_FogIntensity("Fog intensity", float) = 1}SubShader{// No culling or depthCull Off ZWrite Off ZTest AlwaysPass{CGPROGRAM#pragma vertex vert#pragma fragment frag#pragma multi_compile_fog#include "UnityCG.cginc"struct appdata{float4 vertex : POSITION;float2 uv : TEXCOORD0;};struct v2f{float2 uv : TEXCOORD0;float4 vertex : SV_POSITION;float4 scrPos : TEXCOORD1;};v2f vert (appdata v){v2f o;o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);o.uv = v.uv;o.scrPos = ComputeScreenPos(o.vertex);return o;}sampler2D _MainTex;sampler2D _CameraDepthTexture;sampler2D _ColorRamp;float _FogAmount;float _FogIntensity;fixed4 frag (v2f i) : SV_Target{fixed4 orCol = tex2D(_MainTex, i.uv);float depthValue = Linear01Depth (tex2Dproj(_CameraDepthTexture, UNITY_PROJ_COORD(i.scrPos)));//float depthValue = Linear01Depth (SAMPLE_DEPTH_TEXTURE(_CameraDepthTexture,i.uv));float distance = depthValue*_ProjectionParams.z-_ProjectionParams.y;UNITY_CALC_FOG_FACTOR_RAW(distance);unityFogFactor = saturate(unityFogFactor);float depthValueMul = depthValue * _FogAmount;fixed4 fogCol = tex2D(_ColorRamp, (float2(depthValueMul, 0)));if(depthValue<1){#if !defined(FOG_LINEAR) && !defined(FOG_EXP) && !defined(FOG_EXP2)orCol =  lerp(orCol, fogCol, fogCol.a * _FogIntensity) ;#elseunityFogFactor =1-unityFogFactor;orCol = lerp(orCol,fogCol,unityFogFactor*_FogIntensity);#endif}return orCol;}ENDCG}}
}

我们通过深度对一张梯度图采样，这样不同的深度就能显示不同的颜色，如果你觉的这样很不自然的话，当然也可以使用雾效因子来对他进行采样。

如果你的渲染路径是向前渲染的话，你就需要在脚本中加入Camera.main.depthTextureMode = DepthTextureMode.Depth;

这样你就可以访问深度图了

我们找一张梯度图看看效果：

也可以这样：

当然如果你找的颜色是彩虹色的话：

Enjoy！

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