Unity Shader实现翻书效果

2020-01-23 20:45:59

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来源：转载

供稿：网友

今天实现一个简单的翻书的效果，话不多说，先上一张效果图：

这里就随便用的一张纹理了，我们还是称为“翻木板”吧，哈哈。

实现过程：

其实这个效果实现起来还是挺简单的，大概思路其实就是 让所有顶点都绕Z轴旋转，并且通过正余弦使之带有一点弧度。

下面开始让我们一步一步的实现该效果。

首先打开Unity新建一个工程，场景，并且创建一个名为openBookEffect的Shader文件，删掉原本多余的代码。

第一步，我们先让它绕z轴旋转起来

这里就要用到一个旋转矩阵了，让顶点左乘该矩阵，就能得到旋转之后的位置了。（ps:这里就不详细的解释旋转矩阵怎么推导来的了，有兴趣的可以去百度了解一下。）

旋转矩阵有3种：

1.绕x轴旋转：

2.绕y轴旋转

3.绕z轴旋转

很明显，我们这里需要用到的是第三个 绕z轴旋转的矩阵。下面我们通过代码来构建一个旋转矩阵并使之旋转一定的角度：

Properties { _MainTex ("Texture", 2D) = "white" {} //旋转角度 _Angle("Angle",Range(0,180))=0 } .... sampler2D _MainTex; //角度 float _Angle; //顶点着色器 v2f vert (appdata v) { v2f o; float s; float c; //通过该方法可以计算出该角度的正余弦值 sincos(radians(_Angle),s,c); //旋转矩阵 float4x4 rotateMatrix={   c ,s,0,0,  -s,c,0,0,  0 ,0,1,0,  0 ,0,0,1 }; //顶点左乘以旋转矩阵 v.vertex = mul(rotateMatrix,v.vertex); //模型空间转换到裁剪空间 o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex); o.uv = v.uv; return o; } ....

修改 _Angle 大小，来旋转平面，如图：

通过测试发现，这样的旋转并不是我们想要的效果，此时旋转的轴在中心，我们想让它的旋转轴在最左边，此时就需要把所有顶点在旋转之前都往左偏移5个单位，旋转完成之后再向右偏移5个单位就可以达到我们想要的效果了，代码如下：

v2f vert (appdata v)  {  v2f o;  //旋转之前向左偏移5个单位 v.vertex -= float4(5,0,0,0);  float s;  float c;  //通过该方法可以计算出该角度的正余弦值  sincos(radians(_Angle),s,c);  //旋转矩阵  float4x4 rotateMatrix={   c ,s,0,0,   -s,c,0,0,   0 ,0,1,0,   0 ,0,0,1  };  //顶点左乘以旋转矩阵  v.vertex = mul(rotateMatrix,v.vertex);  //旋转之后偏移回来 v.vertex += float4(5,0,0,0);  //模型空间转换到裁剪空间  o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);  o.uv = v.uv;  return o;  }

现在有一点翻书的样子了，但是现在的翻书效果太生硬了，为了接近真实的翻书效果，我们就需要通过正余弦函数修改顶点的y坐标，来达到一个弧度的效果。

v2f vert (appdata v) { v2f o; //旋转之前向右偏移5个单位 v.vertex -= float4(5,0,0,0); float s; float c; //通过该方法可以计算出该角度的正余弦值 sincos(radians(_Angle),s,c); //旋转矩阵 float4x4 rotateMatrix={  c ,s,0,0,  -s,c,0,0,  0 ,0,1,0,  0 ,0,0,1 }; //根据x坐标，通过正弦函数计算出 y坐标的正弦值， _WaveLength 控制波长， 振幅就跟随角度正弦值动态变化 v.vertex.y = sin(v.vertex.x*_WaveLength) * s ; //顶点左乘以旋转矩阵 v.vertex = mul(rotateMatrix,v.vertex); //旋转之后偏移回来 v.vertex += float4(5,0,0,0); //模型空间转换到裁剪空间 o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex); o.uv = v.uv; return o; }

效果如下：

现在看着效果是不是阔以了。感觉效果还挺不错的，但是还没完，我们仔细观察会发现“翻书”的过程，背面有点不真实，不应该是该纹理的反面，而是另一张新的纹理，此时我们该怎么办呢？
其实很简单，只需要把正面和反面分开渲染就可以了，一个Pass渲染正面，一个Pass渲染背面。

首先我们需要通过 Cull 指令剔除不需要渲染的那一面。

完整代码如下：

Shader "Learn Unity Shader/openBook"{  Properties  {    //正面纹理    _MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}    //背面纹理 _SecTex("SecTex",2D)="White"{}    //旋转角度    _Angle("Angle",Range(0,180))=0    //波长    _WaveLength("WaveLength",Range(-1,1))=0  }  SubShader  {    Pass    {      //剔除背面  Cull Back      CGPROGRAM      #pragma vertex vert      #pragma fragment frag      #include "UnityCG.cginc"      struct appdata      {        float4 vertex : POSITION;        float2 uv : TEXCOORD0;      };      struct v2f      {        float2 uv : TEXCOORD0;        float4 vertex : SV_POSITION;      };      sampler2D _MainTex;  float4 _MainTex_ST;      //角度      float _Angle;      //波长      float _WaveLength;      v2f vert (appdata v)      {        v2f o;        //旋转之前向右偏移5个单位        v.vertex -= float4(5,0,0,0);        float s;        float c;        //通过该方法可以计算出该角度的正余弦值        sincos(radians(_Angle),s,c);        //旋转矩阵        float4x4 rotateMatrix={          c ,s,0,0,          -s,c,0,0,          0 ,0,1,0,          0 ,0,0,1        };        //根据x坐标，通过正弦函数计算出 y坐标的正弦值， _WaveLength 控制波长， 振幅就跟随角度正弦值动态变化        v.vertex.y = sin(v.vertex.x*_WaveLength) * s ;        //顶点左乘以旋转矩阵        v.vertex = mul(rotateMatrix,v.vertex);        //旋转之后偏移回来        v.vertex += float4(5,0,0,0);        //模型空间转换到裁剪空间        o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);        o.uv = v.uv;        return o;      }      fixed4 frag (v2f i) : SV_Target      {        fixed4 col = tex2D(_MainTex, i.uv);        return col;      }      ENDCG    }     Pass    {      //剔除正面  Cull Front      CGPROGRAM      #pragma vertex vert      #pragma fragment frag      #include "UnityCG.cginc"      struct appdata      {        float4 vertex : POSITION;        float2 uv : TEXCOORD0;      };      struct v2f      {        float2 uv : TEXCOORD0;        float4 vertex : SV_POSITION;      };      //角度      float _Angle;      //波长      float _WaveLength;      sampler2D _SecTex;  float4 _SecTex_ST;      v2f vert (appdata v)      {        v2f o;        //旋转之前向右偏移5个单位        v.vertex -= float4(5,0,0,0);        float s;        float c;        //通过该方法可以计算出该角度的正余弦值        sincos(radians(_Angle),s,c);        //旋转矩阵        float4x4 rotateMatrix={          c ,s,0,0,          -s,c,0,0,          0 ,0,1,0,          0 ,0,0,1        };        //根据x坐标，通过正弦函数计算出 y坐标的正弦值， _WaveLength 控制波长， 振幅就跟随角度正弦值动态变化        v.vertex.y = sin(v.vertex.x*_WaveLength) * s ;        //顶点左乘以旋转矩阵        v.vertex = mul(rotateMatrix,v.vertex);        //旋转之后偏移回来        v.vertex += float4(5,0,0,0);        //模型空间转换到裁剪空间        o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);        o.uv = v.uv;        return o;      }      fixed4 frag (v2f i) : SV_Target      {        fixed4 col = tex2D(_SecTex, i.uv);        return col;      }      ENDCG    }  }}

最终效果：