Unity制作旋转光束

  大家好，我是阿赵。
  这是一个在很多游戏里面可能都看到过的效果，在传送门、魔法阵、角色等脚底下往上散发出一束拉丝形状的光，然后在不停的旋转。

  这次来在Unity引擎里面做一下这种效果。

一、准备材料

  需要准备的素材很简单。
  第一个是一个圆柱形的网格模型，删除了上下盖，然后展平UV。

  第二个是一张噪声贴图

二、制作过程

1、控制形状

  由于准备的输出是一个圆柱网格，但实际显示的效果是一个类似于扇形的形状。所以需要通过控制顶点来实现。原理很简单，UV的V坐标，是从模型的底部到顶部从0到1变化，所以只要沿着法线方向，乘以UV的V坐标，然后再乘以一个控制值，加到顶点坐标上，就能做到底部不变，越往上宽度越大了。

float3 vertexValue = ( v.normal * _normalScale * v.uv.y );
v.vertex.xyz += vertexValue;
o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
1
2
3

效果入下图

2、拉丝效果

  先把噪声图赋给网格模型，得到这样的效果：

  然后设置一下平铺次数

  就得到了拉丝的效果了。

  这里给固有色添加一个HDR的颜色叠加，然后把这个拉丝效果作为Alpha通道输入，设置Transparent透明渲染，就能得到这样的效果：

3、透明渐变效果

  上面的效果太强烈，需要对它的透明度做一定的控制。先看看UV坐标的V坐标的实际范围：

  之前提到过，V坐标是从模型底部到顶部从0到1变化。接下来就可以通过这个值做一些处理。

1.上下边缘控制

  首先控制的是上下边缘，现在边缘太硬，我把它用两个SmoothStep，分别对应顶部和底部，让边缘变得柔和：

float tempOneMinueVal = ( 1.0 - i.uv.y );
float smoothstepResultV1 = smoothstep( _vMin , _vMax , ( tempOneMinueVal - _vOffset ));
float smoothstepResultV2 = smoothstep( _vMin2 , _vMax2 , i.uv.y);
float clampResult = clamp( min( min( smoothstepResultV1 , tempOneMinueVal ) , smoothstepResultV2 ) , 0.0 , 1.0 );
1
2
3
4

  把这个上下边缘柔和的结果和原来的拉丝Alpha值相乘，得到了这个效果：

2.左右边缘控制

  上面的效果已经很接近我们想要的效果了，但还差一点，左右边缘也很硬，所以用世界法线方向和观察方向做点乘，最后还是加一个SmoothStep，让左右边缘有个柔和渐变。

float3 worldNormal = i.worldNormal.xyz;
float3 worldViewDir = UnityWorldSpaceViewDir(i.worldPos);
worldViewDir = normalize(worldViewDir);
float dotResult = dot( worldNormal , worldViewDir );
float smoothstepResultEdge = smoothstep( _edgeMin , _edgeMax , abs( dotResult ));
1
2
3
4
5

  计算结果是这样的左右两边渐变的变暗：

3.叠加遮罩

  把上面的3个SmoothStep结果相乘，就得到了这样一个遮罩范围：

  然后和拉丝的Alpha值相乘，得到了这样的效果：

4、遮挡问题解决

  这里有一个半透明渲染的问题，在某些角度看，会出现错误显示：

  这里我再复制一份网格模型：

  然后两个网格模型使用不同的CullMode

  然后两个网格模型一起显示，就得到了正确的效果：

三、Shader源码

Shader "azhao/LightColumn"
{
	Properties
	{
		[HDR]_emissCol("emissCol", Color) = (0,0,0,0)
		_emissScale("emissScale", Float) = 1
		_noiseTex("noiseTex", 2D) = "white" {}
		_flowSpeed("flowSpeed", Vector) = (0,0,0,0)
		_vOffset("vOffset", Float) = 0
		_edgeMin("edgeMin", Range( 0 , 1)) = 0
		_edgeMax("edgeMax", Range( 0 , 1)) = 1
		_vMin("vMin", Range( 0 , 1)) = 0
		_vMax("vMax", Range( 0 , 1)) = 1
		_normalScale("normalScale", Range(-2,2)) = 1		
		_vMin2("vMin2", Range( 0 , 1)) = 0
		_vMax2("vMax2", Range( 0 , 1)) = 1
[Enum(UnityEngine.Rendering.CullMode)]_CullMode("CullMode", Float) = 2

	}
	
	SubShader
	{
		
		
		Tags { "RenderType"="Opaque" }
	LOD 100

		CGINCLUDE
		#pragma target 3.0
		ENDCG
		Blend SrcAlpha One, SrcAlpha One
		AlphaToMask Off
		Cull [_CullMode]
		ColorMask RGBA
		ZWrite On
		ZTest LEqual
		Offset 0 , 0
		
		
		
		Pass
		{
			Name "Unlit"
			Tags { "LightMode"="ForwardBase" }
			CGPROGRAM

			

			#ifndef UNITY_SETUP_STEREO_EYE_INDEX_POST_VERTEX
			//only defining to not throw compilation error over Unity 5.5
			#define UNITY_SETUP_STEREO_EYE_INDEX_POST_VERTEX(input)
			#endif
			#pragma vertex vert
			#pragma fragment frag
			#pragma multi_compile_instancing
			#include "UnityCG.cginc"
			#include "UnityShaderVariables.cginc"



			struct appdata
			{
				float4 vertex : POSITION;
				float4 color : COLOR;
				float3 normal : NORMAL;
				float2 uv : TEXCOORD0;
				UNITY_VERTEX_INPUT_INSTANCE_ID
			};
			
			struct v2f
			{
				float4 vertex : SV_POSITION;

				float3 worldPos : TEXCOORD0;
				float2 uv : TEXCOORD1;
				float3 worldNormal : TEXCOORD2;
				UNITY_VERTEX_INPUT_INSTANCE_ID
				UNITY_VERTEX_OUTPUT_STEREO
			};

			uniform float _CullMode;
			uniform float _normalScale;
			uniform float4 _emissCol;
			uniform float _emissScale;
			uniform sampler2D _noiseTex;
			SamplerState sampler_noiseTex;
			uniform float2 _flowSpeed;
			uniform float4 _noiseTex_ST;
			uniform float _vMin;
			uniform float _vMax;
			uniform float _vOffset;
			uniform float _vMin2;
			uniform float _vMax2;
			uniform float _edgeMin;
			uniform float _edgeMax;

			
			v2f vert ( appdata v )
			{
				v2f o;
				UNITY_SETUP_INSTANCE_ID(v);
				UNITY_INITIALIZE_VERTEX_OUTPUT_STEREO(o);
				UNITY_TRANSFER_INSTANCE_ID(v, o);

				
				float3 worldNormal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal);
				o.worldNormal = worldNormal;				
				o.uv.xy = v.uv.xy;				


				float3 vertexValue = ( v.normal * _normalScale * v.uv.y );

				v.vertex.xyz += vertexValue;

				o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
				o.worldPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex).xyz;
				return o;
			}
			
			half4 frag (v2f i ) : SV_Target
			{
				UNITY_SETUP_INSTANCE_ID(i);
				UNITY_SETUP_STEREO_EYE_INDEX_POST_VERTEX(i);

				float2 uv_noiseTex = i.uv.xy * _noiseTex_ST.xy + _noiseTex_ST.zw;
				float2 panner6 = ( 1.0 * _Time.y * _flowSpeed + uv_noiseTex);
				float tempOneMinueVal = ( 1.0 - i.uv.y );
				float smoothstepResultV1 = smoothstep( _vMin , _vMax , ( tempOneMinueVal - _vOffset ));
				float smoothstepResultV2 = smoothstep( _vMin2 , _vMax2 , i.uv.y);
				float clampResult = clamp( min( min( smoothstepResultV1 , tempOneMinueVal ) , smoothstepResultV2 ) , 0.0 , 1.0 );
				float3 worldNormal = i.worldNormal.xyz;
				float3 worldViewDir = UnityWorldSpaceViewDir(i.worldPos);
				worldViewDir = normalize(worldViewDir);
				float dotResult = dot( worldNormal , worldViewDir );
				float smoothstepResultEdge = smoothstep( _edgeMin , _edgeMax , abs( dotResult ));
				half4 finalColor = (float4((( _emissCol * _emissScale )).rgb , ( tex2D( _noiseTex, panner6 ).r * clampResult * smoothstepResultEdge )));
				
				return finalColor;
			}
			ENDCG
		}
	}
	
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144