Unity 內(nèi)置管線的Projector功能

Unity內(nèi)置管理的Projector功能還是比較簡單的。首先給投影體加一個(gè) Projector組件：

這個(gè)Projector定義了一個(gè)視錐體，可以是透視投影也可以是平行投影。場景中和這個(gè)視錐體相交的物體會(huì)繪制投影紋理。所以總的效果就是投影體鏡頭上的貼圖（材質(zhì)）被繪制在場景物體中，例如上圖的兩個(gè)Plane和一個(gè)Cube。

投影紋理的原理

這兒使用的技術(shù)叫做 Projective Texture Mapping,使用這個(gè)關(guān)鍵詞可以搜索到一篇論文。基本原理是對(duì)于被投影的物體，將他的頂點(diǎn)坐標(biāo)變換到投影體的Texture space中，這樣就可以計(jì)算得到uv坐標(biāo)，使用這個(gè)uv坐標(biāo)去采樣投影紋理，將顏色輸出。所謂Texture space，其實(shí)是將投影體的clip space映射到[0,1]以符合紋理坐標(biāo)的范圍0到1。論文中是使用OpenGL所以clip space范圍是[-1,1]需要縮放0.5再偏移0.5，如果是DX，那么clip space就已經(jīng)是[0,1]了。

Unity內(nèi)置管線中的投影材質(zhì)實(shí)現(xiàn)

Unity內(nèi)置管線的Projector基本也是用這個(gè)原理，但解決了一些工程上的問題。
首先，物體和投影體相交后，并不能精確知道哪些部分會(huì)繪制出紋理，其實(shí)沒關(guān)系，物體的所有頂點(diǎn)全部計(jì)算出uv坐標(biāo)，參與繪制即可。但這樣會(huì)讓投影紋理的范圍超出視錐體。Unity如何處理的呢？其實(shí)Unity并沒有去做什么裁切工作，而是直接要求被投影的紋理的貼圖的texture wrap mode使用"Clamp"，因?yàn)槌龇秶膗v坐標(biāo)肯定是大于1或者小于0的，對(duì)于這些uv坐標(biāo)值，默認(rèn)是Repeat，就會(huì)采樣到貼圖中的顏色，而使用Clamp，則只會(huì)采樣到Border的顏色。另外還需要勾選Border Mip Maps選項(xiàng)，這樣紋理的邊界就會(huì)在mipmap中保持不變。

然后繪制貼花，還需要一個(gè)特定的Shader, 例如這個(gè)：

// Upgrade NOTE: replaced '_Projector' with 'unity_Projector' // Upgrade NOTE: replaced '_ProjectorClip' with 'unity_ProjectorClip'Shader "Projector/Light" {Properties {_Color ("Main Color", Color) = (1,1,1,1)_ShadowTex ("Cookie", 2D) = "" {}_FalloffTex ("FallOff", 2D) = "" {}}Subshader {Tags {"Queue"="Transparent"}Pass {ZWrite OffColorMask RGBBlend DstColor OneOffset -1, -1CGPROGRAM#pragma vertex vert#pragma fragment frag#pragma multi_compile_fog#include "UnityCG.cginc"struct v2f {float4 uvShadow : TEXCOORD0;float4 uvFalloff : TEXCOORD1;UNITY_FOG_COORDS(2)float4 pos : SV_POSITION;};float4x4 unity_Projector;float4x4 unity_ProjectorClip;v2f vert (float4 vertex : POSITION){v2f o;o.pos = UnityObjectToClipPos(vertex);o.uvShadow = mul (unity_Projector, vertex);o.uvFalloff = mul (unity_ProjectorClip, vertex);UNITY_TRANSFER_FOG(o,o.pos);return o;}fixed4 _Color;sampler2D _ShadowTex;sampler2D _FalloffTex;fixed4 frag (v2f i) : SV_Target{fixed4 texS = tex2Dproj (_ShadowTex, UNITY_PROJ_COORD(i.uvShadow));texS.rgb *= _Color.rgb;texS.a = 1.0-texS.a;fixed4 texF = tex2Dproj (_FalloffTex, UNITY_PROJ_COORD(i.uvFalloff));fixed4 res = texS * texF.a;UNITY_APPLY_FOG_COLOR(i.fogCoord, res, fixed4(0,0,0,0));return res;}ENDCG}} }

在vs中，通過unity_Projector矩陣變換頂點(diǎn)得到uv坐標(biāo)uvShadow。
在fs中，使用 tex2Dproj采樣這個(gè)uv坐標(biāo)，因?yàn)榫仃囅喑说玫降膗v坐標(biāo)是一個(gè)齊次坐標(biāo)，所以需要使用tex2Dproj。這個(gè)函數(shù)內(nèi)部會(huì)除以u(píng)v坐標(biāo)的w。使用uv坐標(biāo)采樣出貼圖顏色后和材質(zhì)的顏色混合后輸出。

存在的問題

對(duì)于和投影體相交的物體都需要一個(gè)額外的pass去繪制。雖然Unity提供了一個(gè)Ignore Layers去按層指定要繪制的物體，但畢竟N個(gè)物體就會(huì)增加N個(gè)draw call。所以效率有些問題。針對(duì)這個(gè)問題，有一個(gè)優(yōu)化的方法是通過深度圖，只在一個(gè)draw call中去繪制一個(gè)投影體的所有貼花，下次再說。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Unity内置管线Projector原理分析的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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