人物渲染

前言

风格统一的，且有特色的人物渲染会为游戏增色不少，包含了对渲染的公式计算，也包括了如何将各类shader整合以方便美术使用。

考量及实现

主要以两方面为基础：

Toony Colors Pro 插件：插件地址
Unity Chan 官方例子，实现根据皮肤颜色确定描边颜色 : 开源地址

以Toony Colors为基础，实现角色渲染。但具体实现会有些不同，缘由是所要实现的效果有差异，且有些新添的功能：阴影、描边。

基础实现：

Shader "Game/Characters/Diffuse"
{
	//渲染
	void surf(Input IN, inout SurfaceOutput o)
	{
		fixed4 tex = tex2D(_MainTex, IN.uv_MainTex);
#ifdef COLOR_MASK
		fixed4 colorMask = tex2D(_ColorMaskTex, IN.uv_MainTex);
		o.Albedo = lerp(tex.rgb, tex.rgb * _NewColor.rgb, colorMask.r);
#else
		o.Albedo = tex.rgb;
#endif
		o.Alpha = tex.a;
	}
}

光照的计算(包含在头文件 “Char_Include.cginc”):

inline half4 LightingSGColors(SurfaceOutput s, half3 lightDir, half atten)
{
	fixed ndl = max(0, dot(s.Normal, lightDir) * 0.5 + 0.5);
	fixed4 ramp = smoothstep(_RampThreshold - _RampSmooth * 0.5, _RampThreshold + _RampSmooth * 0.5, ndl);
	ramp *= atten;
	
	_SColor = lerp(_HColor, _SColor, _SColor.a);
	ramp = lerp(_SColor.rgb, _HColor.rgb, ramp);
	fixed4 c;
	c.rgb = s.Albedo * _Gloss * _LightColor0.rgb * ramp;
	c.a = s.Alpha;
	return c;
}

同时可以包含高光等不同计算光照方式： LightingSGColorsSpec

添加不同效果，Rim、Outline、Bump等

RIM:

void vert(inout appdata_full v, out Inpput o)
{
	UNITY_INITIALIZE_OUTPUT(Input,o);
	float3 viewDir = normalize(ObjSpaceViewDir(v.vertex));
	half rim = 1.0f - saturate(dot(viewDir, v.normal));
	o.rim = pow(rim, _RimPower);
}


void surf()
{
	...
	o.Emission = _RimColor.rgb * _RimColor.a * IN.rim;
}

OUTLINE(提出到Char_Outline.cginc):

Outline 的算法有过改变，开始采用单一颜色值，缺点是不太好看，最终讨论出要实现的效果是：随皮肤、衣服颜色（贴图颜色）变化而描边颜色变化。

采用的公式参照自Unity_Chan,官方出的开源角色动作程式。

github地址

Outline现有代码：

//shader中Outline渲染提出到Char_Outline.cginc
Pass
{
	Cull Front
	ZTest Less
	CGPROGRAM
	#pragma target 2.0
	#pragma vertex vert
	#pragma fragment frag
	#include "UnityCG.cginc"
	#include "Char_Outline.cginc"
	ENDCG
}

//Char_Outline
#define OUTLINE_DISTANCE_SCALE(0.0016)
#define OUTLINE_NORMAL_SCALE_MIN(0.003)
#define OUTLINE_NORMAL_SCALE_MAX(0.030)

v2f vert(appdata_base v)
{
	float4 projPos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
	float4 projNormal = normalize(UnityObjectToClipPos(float4(v.normal, 0)));
	
	float distanceToCamera = OUTLINE_DISTANCE_SCALE * projPos.z;
	float normalScale = _OutlineThickness * lerp(OUTLINE_NORMAL_SCALE_MIN, OUTLINE_NORMAL_SCALE_MAX, distanceToCamera);
	
	v2f o;
	o.pos = projPos + normalScale * projNormal;
#ifdef UNITY_REVERSED_Z
	o.pos.z -= _OutlineDepthBias;
#else
	o.pos.z += _OutlineDepthBias;
#endif
	o.UV = v.texcoord.xy;
	
	return o;
}

inline float GetMaxComponent(float3 inColor)
{
	return max(max(inColor.r, inColor.g), inColor.b);
}

inline float3 SetSaturation(float3 inColor, float inSaturation)
{
	float maxComponent = GetMaxComponent(inColor) - 0.0001;
	float3 saturatedColor = step(maxComponentrrr, inColor) * inColor;
	return lerp(inColor, saturatedColor, inSaturation);
}

#define SATURATION_FACTOR 0.6
#define BRIGHTNESS_FACTOR 0.8

float4 frag(v2f i) : COLOR
{
	flaot4 mainMapColor = tex2D(_MainTex, i.UV);
	float3 outlineColor = BrIGHTNESS_FACTOR * SetSaturation(mainMapColor.rgb, SATURATION_FACTOR) * mainMapColor.rgb;
	
	return float4(lerp(outlineColor, _OutlineColor.rgb, _OutlineColor.a), mainMapColor.a * _OutlineColor.a) * _LightColor0;
}

其实便是根据当前像素偏向值（r、g、还是b?), 然后再对其做些颜色值变化。

github上版本公式有可能会更新有所不同，可以Down下来比较分析一下。

当将不同效果组合起来，便会有不同组合的多种Shader，为方便Shader的使用，根据Toony Colors插件中的Shader编辑器扩展方式，将不同Shader再编辑器中融合成一个使用。

其中关键字区分：

//OUTLINE
_OutlineColor("#OUTLINE# Outline Color Intensity", Color) = (0,0,0,0)

//RIM
_RimCOlor("#RIM" Rim Color", Color = (0,0,0,0)

使用CustomEditor "CharacterInspector来确定编辑器扩展脚本

具体可查看Toony Colors代码

小结

未完善的换肤等可使用关键字如： #ifdefine COLOR_MASK 等操作，而有许多扩展功能如： 使用顶点颜色影响outline粗细 等。

同时，一些真机BUG，如遇到的，在打包关键字中包含了UNITY_STANDALONE关键字。导致了真机平台差异，而导致__Z Fighting__处理方式相反，描边显示不正确。

渲染人物的Shader及整合

前言

考量及实现

小结

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