ShaderLab: Culling & Depth Testing

Отсечение - оптимизация, которая не рендерит отвернувшиеся от зрителя полигоны. У всех полигонов есть передняя и обратная стороны. Отсечение использует тот факт, что большинство объектов замкнуты; если у вас есть куб, вы никогда не увидите стороны, повёрнутые не к вам (всегда есть сторона повёрнутая к вам, которая их загораживает), поэтому нам нет надобности рисовать стороны, которые не видны. Отсюда и термин: обратное отсечение.

Другая функция, благодаря которой рендеринг выглядит корректно - проверка глубины. Проверка глубины позволяет убедиться, что в сцене рисуются только ближайшие поверхности объектов.

Синтаксис

Отсечение

Cull Back | Front | Off

Задаёт те стороны полигонов, которые должны быть отсечены (не рисуются)

• Back Don’t render polygons facing away from the viewer (default).

• Front Don’t render polygons facing towards the viewer. Used for turning objects inside-out.

• Off Disables culling - all faces are drawn. Used for special effects.

ZWrite

ZWrite On | Off

Решает, записываются ли пиксели объекта в буфер глубины (по умолчанию On). Если вы рисуете полностью видимые объекты, то оставьте функцию включённой. Если вы рисуете полупрозрачные эффекты, то переключите на ZWrite OFF. Для деталей читайте ниже.

ZTest

ZTest Less | Greater | LEqual | GEqual | Equal | NotEqual | Always

Как проверка глубины должна быть исполнена. По умолчанию LEqual (рисует объекты на расстоянии в виде существующих объектов; прячет объекты, находящиеся позади).

Offset

Offset Factor, Units

Позволяет вам указать смещение глубины с двумя параметрами: factor и units. Factor регулирует максимальный наклон Z, с уважением к значению X или Y полигона, и units регулирует максимальное допустимое значение буфера глубины. Это позволяет принудительно отрисовывать один полигон поверх другого, не смотря на то, что на самом деле они находятся на одной и той же позиции. Например, Offset 0, –1 пододвигает полигон ближе к камере, игнорируя наклон полигона, в то время как Offset –1, –1 пододвинет полигон ещё ближе, в случае наклона под углом скольжения.

Примеры

Этот объект будет рендерить только внутренние стороны объекта:

Shader "Show Insides" {
    SubShader {
        Pass {
            Material {
                Diffuse (1,1,1,1)
            }
            Lighting On
            Cull Front
        }
    }
}

Попробуйте применить это к кубу и заметьте, насколько неправильной кажется его геометрия, когда вы его вращаете. Это потому, что вы видите только внутренние части куба.

Шейдер прозрачности с записью глубины

Обычно полупрозрачные шейдеры не пишут прямо в буфер глубины. Тем не менее, это может создать проблемы рисования, особенно с комплексными не выпуклыми мешами. Если вы хотите использовать затухание, вроде такого, и наоборот с мешем, то может быть полезным использование шейдера, который заполняет буфер глубины прежде чем начать рендер прозрачности.

Shader "Transparent/Diffuse ZWrite" {
Properties {
    _Color ("Main Color", Color) = (1,1,1,1)
    _MainTex ("Base (RGB) Trans (A)", 2D) = "white" {}
}
SubShader {
    Tags {"Queue"="Transparent" "IgnoreProjector"="True" "RenderType"="Transparent"}
    LOD 200

    // extra pass that renders to depth buffer only
    Pass {
        ZWrite On
        ColorMask 0
    }

    // paste in forward rendering passes from Transparent/Diffuse
    UsePass "Transparent/Diffuse/FORWARD"
}
Fallback "Transparent/VertexLit"
}

Отладка нормалей

А вот это уже будет поинтереснее; сначала мы рендерим объект с обычным вершинным освещением, затем рендерим обратные стороны в ярко-розовом цвете. Это может иметь эффекты подсвечивания любого места, где нормали нужно перевернуть в противоположную сторону. Если вы видите, как объекты, управляемые по законам физики, ‘засасываются’ какими-либо мешами, то попробуйте применить этот шейдер к этим мешам. Если какие-нибудь розовые части видны, то эти части будут притягивать всё, что к ним прикоснётся.

Собственно:

Shader "Reveal Backfaces" {
    Properties {
        _MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" { }
    }
    SubShader {
        // Render the front-facing parts of the object.
        // We use a simple white material, and apply the main texture.
        Pass {
            Material {
                Diffuse (1,1,1,1)
            }
            Lighting On
            SetTexture [_MainTex] {
                Combine Primary * Texture
            }
        }

        // Now we render the back-facing triangles in the most
        // irritating color in the world: BRIGHT PINK!
        Pass {
            Color (1,0,1,1)
            Cull Front
        }
    }
}

Отсечение для эффекта стекла

Controlling Culling is useful for more than debugging backfaces. If you have transparent objects, you quite often want to show the backfacing side of an object. If you render without any culling (Cull Off), you’ll most likely have some rear faces overlapping some of the front faces.

Вот простой шейдер, который будет работать с выпуклыми объектами (сферы, кубы, лобовые стёкла автомобилей).

Shader "Simple Glass" {
    Properties {
        _Color ("Main Color", Color) = (1,1,1,0)
        _SpecColor ("Spec Color", Color) = (1,1,1,1)
        _Emission ("Emmisive Color", Color) = (0,0,0,0)
        _Shininess ("Shininess", Range (0.01, 1)) = 0.7
        _MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" { }
    }

    SubShader {
        // We use the material in many passes by defining them in the subshader.
        // Anything defined here becomes default values for all contained passes.
        Material {
            Diffuse [_Color]
            Ambient [_Color]
            Shininess [_Shininess]
            Specular [_SpecColor]
            Emission [_Emission]
        }
        Lighting On
        SeparateSpecular On

        // Set up alpha blending
        Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha

        // Render the back facing parts of the object.
        // If the object is convex, these will always be further away
        // than the front-faces.
        Pass {
            Cull Front
            SetTexture [_MainTex] {
                Combine Primary * Texture
            }
        }
        // Render the parts of the object facing us.
        // If the object is convex, these will be closer than the
        // back-faces.
        Pass {
            Cull Back
            SetTexture [_MainTex] {
                Combine Primary * Texture
            }
        }
    }
}