[Unity3D]Unity3D游戏开发之在3D场景中选择物体并显示轮廓效果强化版

       大家好，我是秦元培，欢迎大家关注我的博客，我的博客地址是blog.csdn.net/qinyuanpei。

       在上一篇文章中，我们通过自定义着色器实现了一个简单的在3D游戏中选取、显示物体轮廓的实例。在文章最后，博主给大家留下了一个问题，就是我们的这种方法存在一定的问题，无法运用到复杂的模型上。原因是什么呢？这要从这种方法的原理上来说，其实这种方法类似于摄像机的视角方向上对物体进行了一个投影。这样的话，如果模型被其它物体遮挡的话，就会出现渲染不完全的问题，如图所示，有一位朋友在评论中提出了这个问题。那么，怎么解决这个问题呢？对于遮挡的问题，我们一般采取的方法是拉近摄像机，因此，我们这里依然采取这种方法，即如果被渲染的物体前面有遮挡物体，则将摄像机拉近，这样就可以解决这个问题了。

       那么解决了上一篇文章中的问题后，我们就来开始学习今天的内容——《Unity3D游戏开发复杂模型的选取与轮廓高亮显示》。首先，我们今天的内容是基于边缘光(RimLight)的方法来实现的，在Unity3D的官方示例中，我们可以找到这个算法，其核心算法是：

half rim = 1.0 - saturate(dot (normalize(IN.viewDir), IN.worldNormal));o.Emission = _RimColor.rgb * pow (rim, _RimPower);

其中，IN.viewDir是当前视角向量，IN.worldNormal是物体的法线。dot是计算视角和法线的点积，等于视角和法线夹角的cos值，如下图：

       由于Cos的值域是1到0，所以1-cos就成了0到1，在夹角90度时达到最大值，正好用来模拟侧光的强度(与视角成90度的部分光线最强，就是边缘光了)，把这个值的变化率用一个pow函数（rim的_rimPower次方）进行放大，就能强化边缘发亮的效果。但是当物体表面比较平直时(例如立方体)，由于各个面上的法向量都是一个方向上的，因此无法体现出变化和轮廓。此外，这种方法在描绘凹的几何体时，凹的部分（包括法线贴图造成的凹凸）的边缘也都会被画出来，并不是真正意义上的边缘轮廓，就是一种侧光效果。这一部分，博主并不是很懂，因为博主并没有系统的学习过计算机图形学的东西，如果大家想了解更多的内容，可以参考这里：http://game.ceeger.com/forum/read.php?tid=3592。好了，下面我们开始具体地来讲通过这种方法来实现物体轮廓高光显示。首先编写Shader：

Shader "Custom/Outline" {Properties {_Color ("Main Color", Color) = (1,1,1,1)_SpecColor ("Specular Color", Color) = (0.5, 0.5, 0.5, 1)_Shininess ("Shininess", Range (0.03, 1)) = 1_MainTex ("Base (RGB) Gloss (A)", 2D) = "black" {}_BumpMap ("Normalmap", 2D) = "bump" {}//边缘光颜色_RimColor ("Rim Color", Color) = (0,0,0,0.0)//放大倍数    _RimPower ("Rim Power", Range(0.5,8.0)) = 2.0}SubShader { Tags { "RenderType"="Opaque" }LOD 400CGPROGRAM#pragma surface surf BlinnPhong#pragma target 3.0sampler2D _MainTex;sampler2D _BumpMap;fixed4 _Color;half _Shininess;float4 _RimColor;float _RimPower;struct Input {float2 uv_MainTex;float2 uv_BumpMap;float3 viewDir;};void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o) {fixed4 tex = tex2D(_MainTex, IN.uv_MainTex);o.Albedo = tex.rgb * _Color.rgb;o.Gloss = tex.a;o.Alpha = tex.a * _Color.a;o.Specular = _Shininess;o.Normal = UnpackNormal(tex2D(_BumpMap, IN.uv_BumpMap));//核心算法half rim = 1 - saturate(dot (normalize(IN.viewDir), o.Normal));    o.Emission = _RimColor.rgb * pow (rim, _RimPower);}ENDCG}FallBack "Specular"}

      在这个着色器脚本中，最重要的一个属性是_RimColor，这个值将决定我们最终渲染的效果。在上一篇文章中，我们是通过一个使用了自定义着色器的材质来实现轮廓显示的，今天我们换一种方法，怎么做呢？我们这里通过Shader来实现，在Material中有一个Shader属性，一旦改变了该属性的值，那么所有材质都将按照新的渲染方式进行渲染。我们在上一篇文章中的脚本的基础上，扩展得到下面的脚本：

using UnityEngine;using System.Collections;public class ShowBoundry : MonoBehaviour {//使用显示轮廓的简单材质public Material mSimpleMat;//默认材质public Material mDefaultMat;//我们今天使用Shader来直接改变模型的渲染效果，这样可以避免使用一个材质public Shader RimLightShader;public Color RimColor = new Color(0.2F,0.8F,10.6F,1);//定义私有变量以存储模型的原始信息private SkinnedMeshRenderer mSkin;private Color mColor;private Shader mShader;void Start () {//获取模型的SkinnedMeshRenderermSkin=GameObject.Find("Person").GetComponentInChildren<SkinnedMeshRenderer>();//获取默认颜色mColor=mSkin.material.color;//获取默认ShadermShader=mSkin.material.shader;}void Update () {   //获取鼠标位置   Vector3 mPos=Input.mousePosition;   //向物体发射射线   Ray mRay=Camera.main.ScreenPointToRay(Input.mousePosition);   RaycastHit mHit;   //射线检验   if(Physics.Raycast(mRay,out mHit))   {  //Cube  if(mHit.collider.gameObject.tag=="Cube")  { //将当前选中的对象材质换成带轮廓线的材质 mHit.collider.gameObject.renderer.material=mSimpleMat; //将未选中的对象材质换成默认材质 GameObject.Find("Sphere").renderer.material=mDefaultMat; //将模型恢复到初始状态 mSkin.material.shader=mShader;     mSkin.material.SetColor("_RimColor",mColor); //设置提示信息 GameObject.Find("GUIText").guiText.text="当前选择的对象是:Cube";  }  //Sphere  if(mHit.collider.gameObject.tag=="Sphere")  { //将当前选中的对象材质换成带轮廓线的材质 mHit.collider.gameObject.renderer.material=mSimpleMat; //将未选中的对象材质换成默认材质 GameObject.Find("Cube").renderer.material=mDefaultMat; //将模型恢复到初始状态 mSkin.material.shader=mShader; mSkin.material.SetColor("_RimColor",mColor); //设置提示信息 GameObject.Find("GUIText").guiText.text="当前选择的对象是:Sphere";  }  //Person  if(mHit.collider.gameObject.tag=="Person")  { //更换Shader     mSkin.material.shader=RimLightShader; mSkin.material.SetColor("_RimColor",RimColor); //将未选中的对象材质换成默认材质 GameObject.Find("Cube").renderer.material=mDefaultMat; GameObject.Find("Sphere").renderer.material=mDefaultMat; //设置提示信息 GameObject.Find("GUIText").guiText.text="当前选择的对象是:Person";  }   }}}

       在今天的脚本中，我们增加了一个RimLightShader和RimColor，它们的作用是指定着色器和边缘光的颜色，我们可以通过外部来引用我们刚才定义好的自定义Shader，同时，为了保存模型的原始状态，我们定义了两个私有变量mShader和mColor，以便我们可以在适当的时候将模型的状态还原到原始状态。好了，我们来运行下今天的程序，效果如下：

       可以注意到，当角色被选中时，角色以高亮显示的形式被渲染出来，博主这里使用的是金黄色的边缘光，所以得到了这样的结果。感觉效果还不错啊。博主在做今天的内容的时候，经常出现着色器无效的情况，后来发现是着色器定义的名称和文件名称不符的缘故，所以大家在编写着色器的时候一定要注意啊。

      好了，今天的内容就是这样了，希望大家喜欢啊。呵呵。

     

     每日箴言：曾经以为生命中最糟糕的事，就是孤独终老。其实不是。最糟糕的是与那些让你感到孤独的人一起终老。

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