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Unityurp级联阴影接缝问题

发布时间:2022-08-29 16:42:00
发布人:qyf

  试了一下unity自带的阴影,发现有接缝问题,基本是要自己处理级联阴影

  看了urp的build-in之后,想了一个比较暗黑的方式,简单处理一下,运行对比图如下,

图片 1

  左边是unity自带的级联阴影效果,右边是平滑后的级联阴影思路比较简单,从unity内部函数中抽几个出来改造计算当前像素点(世界坐标)位于哪个裁切球,代码如下:

图片 2

  强制取某个裁切球的级联阴影映射,代码如下:

图片 3

  本案例只处理第一个裁切球与第二个裁切球过渡效果,

  其它的裁切球离摄像机比较远,处不处理影响不大,如果要处理,方法也是相同的混合两个解析度的阴影代码如下

图片 4

  其它urp管线需要用到的pass DepthOnly ShadowCaster就不说明了,照抄就可以了,以便物体本身也能生成阴影以下贴出完整的urp shader代码

  Shader "lsc/csm_shader"

  {

  Properties

  {

  _MainTex("Texture", 2D) = "white" {}

  }

  SubShader

  {

  LOD 100

  Tags{"RenderType" = "Opaque" "RenderPipeline" = "UniversalPipeline" "UniversalMaterialType" = "Lit" "IgnoreProjector" = "True" "ShaderModel" = "2.0"}

  Pass

  {

  Name "ForwardLit"

  Tags{"LightMode" = "UniversalForward"}

  HLSLPROGRAM

  #pragma vertex vert

  #pragma fragment frag

  #pragma exclude_renderers gles gles3 glcore

  #pragma target 4.5

  #pragma multi_compile _ _MAIN_LIGHT_SHADOWS

  #pragma multi_compile _ _MAIN_LIGHT_SHADOWS_CASCADE

  #pragma multi_compile_fragment _ _ADDITIONAL_LIGHT_SHADOWS

  #pragma multi_compile_fragment _ _SHADOWS_SOFT

  #pragma vertex LitPassVertex

  #pragma fragment LitPassFragment

  #include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Core.hlsl"

  #include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Lighting.hlsl"

  struct appdata

  {

  float4 vertex : POSITION;

  float2 uv : TEXCOORD0;

  float3 normal : NORMAL;

  };

  struct v2f

  {

  float2 uv : TEXCOORD0;

  float4 vertex : SV_POSITION;

  float3 normal : TEXCOORD2;

  float3 world_pos : TEXCOORD3;

  };

  sampler2D _MainTex;

  float4 _MainTex_ST;

  v2f vert(appdata v)

  {

  v2f o;

  VertexPositionInputs vertexInput = GetVertexPositionInputs(v.vertex.xyz);

  o.vertex = vertexInput.positionCS;;

  o.uv = TRANSFORM_TEX(v.uv, _MainTex);

  o.normal = v.normal;

  o.world_pos = vertexInput.positionWS;

  return o;

  }

  //常规的计算csm纹理映射函数

  //unity把所有的级联阴影刷在一个深度纹理

  //通过切换shadow coord的方式取不同解析度的光源深度纹理

  //每个解析度区间是用裁切球的方式

  float4 anhei_TransformWorldToShadowCoord(float3 positionWS)

  {

  half cascadeIndex = ComputeCascadeIndex(positionWS);

  float4 shadowCoord = mul(_MainLightWorldToShadow[cascadeIndex], float4(positionWS, 1.0));

  return float4(shadowCoord.xyz, cascadeIndex);

  }

  //自定义直接指定取某个区间段级联阴影

  float4 anhei_TransformWorldToShadowCoord2(int idx, float3 positionWS)

  {

  half cascadeIndex = idx;

  float4 shadowCoord = mul(_MainLightWorldToShadow[cascadeIndex], float4(positionWS, 1.0));

  return float4(shadowCoord.xyz, cascadeIndex);

  }

  //常规计算当前像素点(世界坐标)处于哪个裁切球

  half anhei_ComputeCascadeIndex(float3 positionWS)

  {

  float3 fromCenter0 = positionWS - _CascadeShadowSplitSpheres0.xyz;

  float3 fromCenter1 = positionWS - _CascadeShadowSplitSpheres1.xyz;

  float3 fromCenter2 = positionWS - _CascadeShadowSplitSpheres2.xyz;

  float3 fromCenter3 = positionWS - _CascadeShadowSplitSpheres3.xyz;

  float4 distances2 = float4(dot(fromCenter0, fromCenter0), dot(fromCenter1, fromCenter1), dot(fromCenter2, fromCenter2), dot(fromCenter3, fromCenter3));

  half4 weights = half4(distances2 < _CascadeShadowSplitSphereRadii);

  weights.yzw = saturate(weights.yzw - weights.xyz);

  return 4 - dot(weights, half4(4, 3, 2, 1));

  }

  float4 frag(v2f i) : SV_Target

  {

  // sample the texture

  float4 col = tex2D(_MainTex, i.uv);

  float3 nml = normalize(i.normal.xyz);

  int cas_idx_1 = anhei_ComputeCascadeIndex(i.world_pos);

  Light light_1;

  Light light_0;

  half shadow_mix = 1.0f;

  float mix_fact = 0;

  if (cas_idx_1 == 0)//只处理第一个裁切球,其它裁切球的太远了,在画面上可能看不见

  {

  float4 shadow_coord0 = anhei_TransformWorldToShadowCoord2(0, i.world_pos);

  light_0 = GetMainLight(shadow_coord0);

  float4 shadow_coord1 = anhei_TransformWorldToShadowCoord2(1, i.world_pos);

  light_1 = GetMainLight(shadow_coord1);

  shadow_mix = light_1.shadowAttenuation;

  //离第一个裁切球心距离

  float3 fromCenter0 = i.world_pos - _CascadeShadowSplitSpheres0.xyz;

  float3 first_sphere_dis = length(fromCenter0);

  //第一个裁切球的半径

  float first_sphere_rad = sqrt(_CascadeShadowSplitSphereRadii.x);

  //做一个简单的插值

  mix_fact = clamp((first_sphere_dis) / (first_sphere_rad / 1.0f), 0.0f, 1.0f);

  shadow_mix = light_0.shadowAttenuation* (1 - mix_fact) + light_1.shadowAttenuation * mix_fact;

  }

  else

  {

  float4 shadow_coord1 = anhei_TransformWorldToShadowCoord2(1, i.world_pos);

  light_1 = GetMainLight(shadow_coord1);

  shadow_mix = light_1.shadowAttenuation;

  }

  col.rgb = shadow_mix * col.rgb;

  return col;

  }

  ENDHLSL

  }

  // ShadowCaster 将物体写入光源的深度纹理

  // 使用自定义的shadow caster, urp会从光源处拍摄场影

  pass

  {

  Tags{ "LightMode" = "ShadowCaster" }

  HLSLPROGRAM

  #pragma vertex vert

  #pragma fragment frag

  #include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Core.hlsl"

  #include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Lighting.hlsl"

  struct appdata

  {

  float4 vertex : POSITION;

  float3 normal : NORMAL;

  };

  struct v2f

  {

  float4 pos : SV_POSITION;

  };

  sampler2D _MainTex;

  float4 _MainTex_ST;

  float3 _LightDirection;

  v2f vert(appdata v)

  {

  v2f o;

  float3 world_pos = TransformObjectToWorld(v.vertex);

  float3 world_nml = TransformObjectToWorldNormal(v.normal);

  o.pos = TransformWorldToHClip(ApplyShadowBias(world_pos, world_nml, _LightDirection));

  return o;

  }

  float4 frag(v2f i) : SV_Target

  {

  float4 color;

  color.xyz = float3(0.0, 0.0, 0.0);

  return color;

  }

  ENDHLSL

  }

  // DepthOnly 直接使用内置hlsl代码

  Pass

  {

  Name "DepthOnly"

  Tags{"LightMode" = "DepthOnly"}

  ZWrite On

  ColorMask 0

  Cull[_Cull]

  HLSLPROGRAM

  #pragma exclude_renderers gles gles3 glcore

  #pragma target 4.5

  #pragma vertex DepthOnlyVertex

  #pragma fragment DepthOnlyFragment

  // -------------------------------------

  // Material Keywords

  #pragma shader_feature_local_fragment _ALPHATEST_ON

  #pragma shader_feature_local_fragment _SMOOTHNESS_TEXTURE_ALBEDO_CHANNEL_A

  //--------------------------------------

  // GPU Instancing

  #pragma multi_compile_instancing

  #pragma multi_compile _ DOTS_INSTANCING_ON

  #include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/Shaders/LitInput.hlsl"

  #include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/Shaders/DepthOnlyPass.hlsl"

  ENDHLSL

  }

  }

  }

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