Shader step函数实现线条拼色
Shader smoothstep实现线条渐变色
- 效果展示
- 具体实现
- 线条创建
- 创建Shader(LineGradualColor)
- Shader源码
- Shader源码分析
- 颜色拼接
- 线条纵向位置居中算法
效果展示
细节说明
线条为绿色红色两种拼接而成,非两种颜色叠加。可以理解成红色和绿色覆盖叠加,然后红色在中间的区域(绿色部分)被抠掉了,然后填充上绿色了。(下面有gif效果图证明)
具体实现
线条创建
基础线条载体就是LineRenderer组件。先在场景中创建一个空对象,然后挂在LineRenderer组件,保持默认设置就好。设置线条起点(-7,0,0)和终点(7,0,0),线条宽度0.5,以及线条颜色。
如图:
创建Shader(LineGradualColor)
- 创建Shader。首先创建一个UnlitShader模板,命名为LineGradualColor.shader。接着创建一个材质球,命名为LineGradualColor。
- 打开LineGradualColor.shader,修改第一行shader名称为Shader “ShadersHub/LineGradualColor”;
- 设置刚刚创建的材质球的shader为ShadersHub/LineGradualColor(即刚刚创建的shader);
Shader源码
Shader "ShadersHub/LaserBeam"
{Properties{_MiddleColor("_MiddleColor color", Color) = (1,1,1,1)_EdgeColor("Edge color", Color) = (1,0,0,1)_MiddleWidth("Middle Width", float) = 0.85_EdgeWidth("Edge Width", float) = 0}SubShader{Tags { "RenderType"="Transparent" "RenderType" = "Transparent" }LOD 100Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlphaZWrite OffPass{CGPROGRAM#pragma vertex vert#pragma fragment frag#include "UnityCG.cginc"struct appdata{float4 vertex : POSITION;float2 uv : TEXCOORD0;fixed4 color:COLOR;};struct v2f{float2 uv : TEXCOORD0;fixed4 color : COLOR;float4 worldPos : TEXCOORD1;float4 vertex : SV_POSITION;};fixed4 _MiddleColor;fixed4 _EdgeColor;float _MiddleWidth;float _EdgeWidth;v2f vert (appdata v){v2f o;o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);o.uv = v.uv;o.worldPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex);o.color = v.color;return o;}fixed4 frag (v2f i) : SV_Target{half centerness = 1 - abs(i.uv.y - .5) * 2;//half centerness = i.uv.y;float middle = step(_MiddleWidth, centerness);float edge = step(_EdgeWidth, centerness) - middle;fixed4 col = _MiddleColor * middle + _EdgeColor * edge;return col;}ENDCG}}
}
Shader源码分析
颜色拼接
我们直接来看顶点着色器部分。
fixed4 frag (v2f i) : SV_Target{//half centerness = 1 - abs(i.uv.y - .5) * 2;half centerness = i.uv.y;float middle = step(_MiddleWidth, centerness);float edge = step(_EdgeWidth, centerness) - middle;fixed4 col = _MiddleColor * middle + _EdgeColor * edge;return col;}
注意,上面的第一行代码是注释的,第二行代码是打开的,这里为了说明知识点,特做此处理。这时的效果应该是这样的。
我们先看下Step函数:
step(a, x) <=> if(x >= a) return 1; else return 0。
step(x, a) <=> if(x <= a) return 1; else return 0。
现在设定的是 _MiddleWidth = 0.85,_EdgeWidth = 0,centerness值就是uv.y值,然后代入计算:
float middle = step(_MiddleWidth, centerness) 中 ,当uv.y>=0.85时,middle>=1。可以理解成此时 middle 才生效。
float edge = step(_EdgeWidth, centerness) - middle 中,当uv.y>=0时,middle>=1。可以理解成此时 middle 才生效。
当 uv.y>0.85时,step(_EdgeWidth, centerness)和middle都生效。
这里有个减法(float edge = step(_EdgeWidth, centerness) - middle ),两个step作用的表达式,在同时生效(step函数值不为0)时,fixed4 col = _MiddleColor * middle + _EdgeColor * edge中的edge因子为0。图形意义就是当 uv.y>0.85时,剔除边缘色(edge)。所以一开始我说,“非两种颜色叠加”。
我们调节 _MiddleWidth从0.85变大时,绿色(线条中心颜色)会变宽。我们再调节 _EdgeWidth,会发现值变大时,红色(线条边缘色)变窄。
为了再次证明是Middle和Edge两种颜色的拼接,而非覆盖叠加,我们看下面的动态图。途中当middle颜色透明度为0时,绿色部分就空出来了。
线条纵向位置居中算法
上面的绿色(线条中心色)一直是在底下,我们需要它正确显示在中间部位。这时我们就需要一个根据uv.y能够对称分布的公式,这时最简单的就是用上绝对值。这个表达式就是 half centerness = 1 - abs(i.uv.y - .5) * 2,值域在[0,1]。我们可以画出它的函数图像:
此时,我们可以用half centerness = 1 - abs(i.uv.y - .5) * 2; 替换 half centerness = i.uv.y ;,直接用一开始的源码也是一样的。这时,我们发现,线条的绿色居中了。
接下来我想修改下上面的函数图像,做点标注,方便我讲解。
图中我们将 _EdgeWidth 设置成0.5,_MiddleWidth 设置成0.85。下文中,我将 float middle = step(_MiddleWidth, centerness); 称为 中间色表达式, float edge = step(_EdgeWidth, centerness) - middle; 称为 边缘色表达式。
上图中,我们只需要将图片顺时针旋转90°,就可以对应上我们的运行时效果图了。坐标图中的两个色块就对应运行时的线条。此时我们调节绿色直线会直接影响图中的浅绿色方块的大小,也就是影响中间色带的宽度;调节红色直线会直接影响红色方块的大小,也就是影响边缘色带的宽度。读者可以结合文中的图像和实际运行时动态调值来更好地理解。
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