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编程问答

Unity Shader 之透明效果

發布時間：2025/3/15 编程问答 44 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 Unity Shader 之透明效果小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

本文引用 Unity?Shader入門精要

開啟透明混合后，一個物體被渲染到屏幕上時，每個片元除了顏色值和深度值外，還有——透明度。透明度為1，則完全不透明，透明度為0，則完全不會顯示。

在Unity中我們有兩種方式實現透明度效果

透明度測試（Alpha?Test）：這種方式無法得到真正的半透明效果。只是0或1（完全透明和完全不透明）
透明度混合（Alpha?Blending）：使用當前的透明度作為混合因子，與已經存儲在顏色緩沖中的顏色值進行混合。

那讓我討論第一個問題：渲染順序

渲染順序

為什么先說渲染順序呢？

在之前的兩篇文章中，我并沒有涉獵到渲染順序。因為對于不透明的物體，渲染順序的決定是由深度緩沖決定的。

深度緩沖的基本思想為：根據深度緩沖中的值來判斷該片元距離攝像機的距離，當渲染一個片元時，需要把深度值和已經存在于深度緩沖中的值進行比較（前提：開啟深度測試），如果它的值距離攝像機更遠，說明該片元不應被渲染。

但是當我們使用透明度混合時，就得關閉深度寫入（ZWrite）。

為什么關閉深度寫入呢？

一個半透明的物體后面如果有物體的話，應該是可以被看到的，但是深度寫入會把它剔除掉。

所以對于渲染順序就得我們自行控制了。

上兩個圖分別是兩種渲染順序情況，

圖一：透明物體在前，不透明物體在后。

情況一：如果先渲染不透明物體（開啟深度寫入和深度測試），將不透明物體顏色寫入顏色緩存，深度寫入深度緩沖，然后渲染透明物體（關閉深度寫入，開啟深度測試），將透明物體的顏色與顏色緩沖中的顏色混合，得到正確結果。
情況二：先渲染透明物體（關閉深度寫入，開啟深度測試），透明物體顏色寫入顏色緩沖，然后渲染不透明物體（開啟深度寫入和深度測試），深度緩存中沒有內容，所以直接覆蓋顏色緩沖。得到錯誤結果。

圖二：兩個透明物體。

情況一：先渲染后方的透明物體，顏色寫入顏色緩沖，然后渲染前方透明物體，顏色和顏色緩沖中的顏色混合，得到正確結果。
情況二：先渲染前方的透明物體，顏色寫入顏色緩沖，然后渲染后方透明物體，顏色和顏色緩沖中的顏色混合，得到后方物體在前方物體前的畫面，得到錯誤結果。

基于這種情況Unity給我們一種解決方式（大多數引擎的解決方式）：物體排序+分割網格。

物體排序：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。2.把半透明物體按它們距離攝像機的遠近進行排序，然后按照從后往前的順序渲染半透明物體（開啟深度測試，關閉深度寫入）。
分割網格：解決物體排序遺留問題：循環重疊（例：3個物體互相重疊），我們把網格分割，分別判斷分開后的網格的順序來進行渲染。

Unity Shader 的渲染順序

Unity提供了渲染隊列（render queue）解決渲染順序的問題。用SubShader的Queue標簽來設置我們的模型在哪個渲染隊列。索引越小越先渲染

Unity的5個渲染隊列：

Background：索引：1000，這個隊列是最先渲染的。
Geometry：索引：2000，默認渲染隊列。不透明物體使用這個隊列。
Alpha Test：索引：2450，需要透明度測試的物體使用該隊列。
Transparent：索引：3000，按照從后往前的順序渲染，使用透明度混合的物體都應該用該隊列。
Overlay：索引：4000，該隊列用于實現一些疊加效果，最后渲染。

透明度測試

只要一個片元的透明度不滿足條件，那么這個片元就會被舍棄。用clip來進行透明度測試。

立方體的貼圖每個塊都是不同的透明度分別是50%、60%、70%、80%，下面是我把Alpha Cutoff設為0.7時的效果。你會發現50%和60%透明度的貼圖已經不見了。

透明度測試Shader代碼：

1 Shader "My Shader/AlphaShader" 2 { 3 Properties 4 { 5 _Color ("Color", Color) = (1,1,1,1) 6 _MainTex ("Texture", 2D) = "white" {} 7 _Cutoff ("Alpha Cutoff", Range(0, 1)) = 0.5 8 } 9 SubShader 10 { 11 // 透明度測試隊列為AlphaTest，所以Queue=AlphaTest 12 // RenderType標簽讓Unity把這個Shader歸入提前定義的組中，以指明該Shader是一個使用了透明度測試的Shader 13 // IgonreProjector為True表明此Shader不受投影器（Projectors）影響 14 Tags { "Queue"="AlphaTest" "IgnoreProjector"="True" "RenderType"="TransparentCutout" } 15 16 Pass 17 { 18 Tags { "LightMode"="ForwardBase" } 19 20 CGPROGRAM 21 #pragma vertex vert 22 #pragma fragment frag 23 24 #include "UnityCG.cginc" 25 #include "Lighting.cginc" 26 27 struct a2v 28 { 29 float4 vertex : POSITION; 30 float3 normal : NORMAL; 31 float4 texcoord : TEXCOORD0; 32 }; 33 34 struct v2f 35 { 36 float4 pos : SV_POSITION; 37 float2 uv : TEXCOORD0; 38 float3 worldNormal : TEXCOORD1; 39 float3 worldPos : TEXCOORD2; 40 }; 41 42 sampler2D _MainTex; 43 float4 _MainTex_ST; 44 fixed4 _Color; 45 // 用于決定調用clip函數時進行的透明度測試使用的判斷條件 46 fixed _Cutoff; 47 48 v2f vert (a2v v) 49 { 50 v2f o; 51 52 o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex); 53 o.uv = TRANSFORM_TEX(v.texcoord, _MainTex); 54 o.worldNormal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal); 55 o.worldPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex); 56 57 return o; 58 } 59 60 fixed4 frag (v2f i) : SV_Target 61 { 62 fixed3 worldNormal = normalize(i.worldNormal); 63 fixed3 worldPos = normalize(i.worldPos); 64 fixed3 worldLightDir = normalize(UnityWorldSpaceLightDir(worldPos)); 65 // 紋素值 66 fixed4 texColor = tex2D(_MainTex, i.uv); 67 // 原理 68 // if ((texColor.a - _Cutoff) < 0.0) { discard; } 69 // 如果結果小于0，將片元舍棄 70 clip(texColor.a - _Cutoff); 71 // 反射率 72 fixed3 albedo = texColor.rgb * _Color.rgb; 73 // 環境光 74 fixed3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.rgb * albedo; 75 // 漫反射 76 fixed3 diffuse = _LightColor0.rgb * albedo * max(0, dot(worldNormal, worldLightDir)); 77 return fixed4(ambient + diffuse, 1.0); 78 } 79 ENDCG 80 } 81 } 82 }

透明度混合

那我們看看Unity給我們提供的混合命令——Blend。給出Blend的常用語義。

Blend Off：關閉混合
Blend SrcFactor DstFactor：開啟混合，設置混合因子。源顏色（片元顏色）乘以SrcFactor，目標顏色（已經在顏色緩沖中的顏色）乘以DstFactor，然后把兩者相加
Blend SrcFactor DstFactor，SrcFactorA DstFactorA：同上，不過把透明通道（a）與顏色通道（rgb）用不同的因子。
BlendOp BlendOperation：使用BlendOperation對其進行其他操作，非簡單相加混合。

混合公式：DstColorNew = SrcAlpha * SrcColor + (1 - SrcAlpha) * DstColorOld

下面是最簡單的調整透明通道值的效果，AlphaScale = 0.6

Shader代碼為：

然而這種實現方式是有問題的。就像前面說的一樣，它并不能渲染正確的順序。

解決方式：用兩個Pass來渲染模型

第一個Pass：開啟深度寫入，但不輸出顏色，目的僅僅為了填充深度緩沖。
第二個Pass：正常的透明度混合，由于上一個Pass已經得到了逐像素的正確深度信息，該Pass就可以按照像素級別的深度排序進行透明渲染。
缺點：多了一個Pass性能有所影響。

代碼如下：

雙面渲染的透明效果

對于剛才的立方體，雖然是透明的，但是卻看不到里面的構造，是不是感覺也不太對，如果想看到內部構造怎么辦呢？

Unity默認會剔除物體的背面（就是內部），那么我們可以用Cull指令來控制需要剔除哪個面的渲染圖元。

Cull Back：背對著攝像機的渲染圖元不會渲染，默認情況。
Cull Front：朝向攝像機的渲染圖元不會渲染。
Cull Off：關閉剔除功能，所有的都會渲染。缺點：需要渲染的數目成倍增加，除非用于特殊效果，建議不開啟。

接下來我們看一下效果：

這回也是用連個Pass來完成：第一個Pass渲染背面，第二個Pass渲染前面

Shader 代碼如下:

1 Shader "My Shader/AlphaShader" 2 { 3 Properties 4 { 5 _Color ("Color", Color) = (1,1,1,1) 6 _MainTex ("Texture", 2D) = "white" {} 7 _AlphaScale ("Alpha Scale", Range(0, 1)) = 1 8 } 9 SubShader 10 { 11 // 透明度混合隊列為Transparent，所以Queue=Transparent 12 // RenderType標簽讓Unity把這個Shader歸入提前定義的組中，以指明該Shader是一個使用了透明度混合的Shader 13 // IgonreProjector為True表明此Shader不受投影器（Projectors）影響 14 Tags { "Queue"="Transparent" "IgnoreProjector"="True" "RenderType"="Transparent" } 15 16 Pass 17 { 18 Tags { "LightMode"="ForwardBase" } 19 20 // 只渲染背面 21 Cull Front 22 // 關閉深度寫入 23 ZWrite Off 24 // 開啟混合模式，并設置混合因子為SrcAlpha和OneMinusSrcAlpha 25 Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha 26 27 CGPROGRAM 28 #pragma vertex vert 29 #pragma fragment frag 30 31 #include "UnityCG.cginc" 32 #include "Lighting.cginc" 33 34 struct a2v 35 { 36 float4 vertex : POSITION; 37 float3 normal : NORMAL; 38 float4 texcoord : TEXCOORD0; 39 }; 40 41 struct v2f 42 { 43 float4 pos : SV_POSITION; 44 float2 uv : TEXCOORD0; 45 float3 worldNormal : TEXCOORD1; 46 float3 worldPos : TEXCOORD2; 47 }; 48 49 sampler2D _MainTex; 50 float4 _MainTex_ST; 51 fixed4 _Color; 52 // 用于決定調用clip函數時進行的透明度測試使用的判斷條件 53 fixed _AlphaScale; 54 55 v2f vert (a2v v) 56 { 57 v2f o; 58 59 o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex); 60 o.uv = TRANSFORM_TEX(v.texcoord, _MainTex); 61 o.worldNormal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal); 62 o.worldPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex); 63 64 return o; 65 } 66 67 fixed4 frag (v2f i) : SV_Target 68 { 69 fixed3 worldNormal = normalize(i.worldNormal); 70 fixed3 worldPos = normalize(i.worldPos); 71 fixed3 worldLightDir = normalize(UnityWorldSpaceLightDir(worldPos)); 72 // 紋素值 73 fixed4 texColor = tex2D(_MainTex, i.uv); 74 // 反射率 75 fixed3 albedo = texColor.rgb * _Color.rgb; 76 // 環境光 77 fixed3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.rgb * albedo; 78 // 漫反射 79 fixed3 diffuse = _LightColor0.rgb * albedo * max(0, dot(worldNormal, worldLightDir)); 80 // 返回顏色，透明度部分乘以我們設定的值 81 return fixed4(ambient + diffuse, texColor.a * _AlphaScale); 82 } 83 ENDCG 84 } 85 86 Pass 87 { 88 Tags { "LightMode"="ForwardBase" } 89 90 // 只渲染前面 91 Cull Back 92 // 關閉深度寫入 93 ZWrite Off 94 // 開啟混合模式，并設置混合因子為SrcAlpha和OneMinusSrcAlpha 95 Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha 96 97 CGPROGRAM 98 #pragma vertex vert 99 #pragma fragment frag 100 101 #include "UnityCG.cginc" 102 #include "Lighting.cginc" 103 104 struct a2v 105 { 106 float4 vertex : POSITION; 107 float3 normal : NORMAL; 108 float4 texcoord : TEXCOORD0; 109 }; 110 111 struct v2f 112 { 113 float4 pos : SV_POSITION; 114 float2 uv : TEXCOORD0; 115 float3 worldNormal : TEXCOORD1; 116 float3 worldPos : TEXCOORD2; 117 }; 118 119 sampler2D _MainTex; 120 float4 _MainTex_ST; 121 fixed4 _Color; 122 // 用于決定調用clip函數時進行的透明度測試使用的判斷條件 123 fixed _AlphaScale; 124 125 v2f vert (a2v v) 126 { 127 v2f o; 128 129 o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex); 130 o.uv = TRANSFORM_TEX(v.texcoord, _MainTex); 131 o.worldNormal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal); 132 o.worldPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex); 133 134 return o; 135 } 136 137 fixed4 frag (v2f i) : SV_Target 138 { 139 fixed3 worldNormal = normalize(i.worldNormal); 140 fixed3 worldPos = normalize(i.worldPos); 141 fixed3 worldLightDir = normalize(UnityWorldSpaceLightDir(worldPos)); 142 // 紋素值 143 fixed4 texColor = tex2D(_MainTex, i.uv); 144 // 反射率 145 fixed3 albedo = texColor.rgb * _Color.rgb; 146 // 環境光 147 fixed3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.rgb * albedo; 148 // 漫反射 149 fixed3 diffuse = _LightColor0.rgb * albedo * max(0, dot(worldNormal, worldLightDir)); 150 // 返回顏色，透明度部分乘以我們設定的值 151 return fixed4(ambient + diffuse, texColor.a * _AlphaScale); 152 } 153 ENDCG 154 } 155 } 156 }

轉載于:https://www.cnblogs.com/SHOR/p/8019163.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Unity Shader 之透明效果的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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