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[zhang273162308] Unity&Shader案例篇—旋转、平移和缩放

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专栏作家社区QQ达人活力之星游戏蛮牛QQ群会员蛮牛哥

发表于 2018-7-25 17:27:27 | 显示全部楼层 |阅读模式

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一、前言
     在Unity中通过控制物体的Transform可以很容易的对物体进行旋转、平移和缩放,得到一些简单的动画效果。但是有个不好的地方是,一旦这个物体上有碰撞体的话,会跟环境发生碰撞。我就就想能不能在不麻烦特效动画那边的情况下,自己用Shader去处理一些基于模型顶点或贴图的dong动画效果。如图所示是我完全使用Shader处理处理的顶点的xuan旋转、平移和缩放,另外还有两个是贴图的旋转和平移。Unity的版本为2017.3.1
贴图的移动

贴图的移动

贴图的移动
顶点的移动

顶点的移动

顶点的移动

贴图的旋转

贴图的旋转

贴图的旋转

顶点的旋转

顶点的旋转

顶点的旋转

顶点的缩放

顶点的缩放

顶点的缩放

上面五个类型的操作,其中旋转是比较难的,其他的顶点操作都比较简单。

二、实现
1、顶点的移动:在Shader代码里设置三个方向的变量_SpeedX、_SpeedY和_SpeedZ,然后再顶点变换的时候fen分别加上这个变量就可以来对顶点进行位移操作,如果乘以shi'时间就可以得到自动位移的效果了,所以顶点Shader代码为:
[C#] 纯文本查看 复制代码
			v2f vert (appdata v)
			{
				v2f o;
				o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
				o.vertex += float4(_SpeedX, _SpeedY, 0, _SpeedZ)*_Time.y;
				o.uv = TRANSFORM_TEX(v.uv, _MainTex);
				return o;
			}


2、贴图的移动:关键是对UV进行操作,关键的片段Shader部分的代码为
[C#] 纯文本查看 复制代码
			fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
			{
				// sample the texture
				fixed2 UV = i.uv;
				fixed xV = _XSpeed * _Time.x;
				fixed yV = _YSpeed * _Time.y;
				UV += fixed2(xV, yV);
				fixed4 col = tex2D(_MainTex, UV);
				return col;
			}


3、顶点的缩放:上面的位移是对顶点ji进行加操作,而缩放是对顶点的值进行乘操作就可以了,关键的顶点Shader部分代码为
[C#] 纯文本查看 复制代码
			v2f vert (appdata v)
			{
				v2f o;
				v.vertex.xz *= clamp((_SinTime.w + 3.0)*0.5, 1.0, 2.0);
				o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
				o.uv.xy = TRANSFORM_TEX(v.uv, _MainTex);
				return o;
			}


4、顶点的旋转:旋转相比上面的操作会比较难,思路是先计算要旋转的角度,然后得到旋转矩阵,最后直接讲顶点的 位置向量和旋转矩阵相乘得到新的顶点值,关键的计算函数为:
[C#] 纯文本查看 复制代码
			float4 CalculateRotation(float4 pos)
			{
			    float rotation=_RotationSpeed*_Time.y;
			    float s,c;
				sincos(radians(rotation), s, c);
			    float2x2 rotMatrix=float2x2(c,-s,s,c);
			    pos.xy=mul(pos.xy,rotMatrix);
			    
			    return pos;
			}


新的顶点的计算并不是每个方向都计算,我这里只处理了x和z方向的,将新得到的顶点位置赋值给输出顶点的时候要注意原来的z就是新顶点的y顶点Shader的代码为:
[C#] 纯文本查看 复制代码
		v2f vert (appdata v)
			{
				v2f o;
				float4 k=float4(v.vertex.x,v.vertex.z,1.0,1.0);
				k=CalculateRotation(k);
				o.vertex = UnityObjectToClipPos(float4(k.x,v.vertex.y,k.y,v.vertex.w));
				o.uv = TRANSFORM_TEX(v.uv, _MainTex);
				return o;
			}


5、贴图的旋转:这里要用到一个变量“_MainTex_ST”(如果贴图的名称为“_MainTex”),其实只要涉及到对模型贴图的UV进行位移和偏移操作都要用到这个变量,还必须先声明一下,如下所示:它是一个四维向量,其中xy是贴图的Scale,zw是贴图的offset
[C#] 纯文本查看 复制代码
			sampler2D _MainTex;
			uniform float _RotationSpeed;
			float4 _MainTex_ST;


先计算当前贴图的缩放比例和偏移相对原点的值div,然后对当前贴图的顶点进行旋转,最后加上div得到正在旋转之后的贴图的值,关键代码如下:
[C#] 纯文本查看 复制代码
float4 CalculateRotation(float4 pos)
			{
				//先计算距离位置点距离原点的值
				float2 div= (_MainTex_ST.xy / 2.0) + _MainTex_ST.zw;
				float rot = _RotationSpeed * _Time.y;

				pos.xy -= div;

				float s, c;
				sincos(radians(rot), s, c);
				float2x2 rotMatrix = float2x2(c, -s, s, c);
				pos.xy = mul(pos.xy, rotMatrix);

				pos.xy += div;
				return pos;
			}
			
			v2f vert (appdata v)
			{
				v2f o;
				o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
				o.uv.xy = CalculateRotation(v.uv);
				return o;
			}


三、总结
1、由物体的transform的旋转、平移和缩放尝试着实现了Shader对模型顶点或贴图的旋转、平移和缩放
2、其实还差一个贴图的缩放,有兴趣的朋友可以自己去实现一下,跟旋转操作的变量是一致的
3、工程文件的下载地址

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发表于 2018-7-25 21:27:37 | 显示全部楼层
基础教程,是我需要的~谢谢@

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不明觉厉

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发表于 2018-7-26 07:58:20 | 显示全部楼层
这个是要仔细研究一下

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顶顶顶顶顶ddddd多多多多

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谢谢楼主分享

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发表于 2018-7-26 08:50:57 | 显示全部楼层
这属于是用很复杂的技术来实现最基础的功能吧?

话说您一小时的开发成本、远超几个最基础美工的薪资了吧?

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谢谢楼主分享

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4四处流浪
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发表于 2018-7-26 09:12:14 | 显示全部楼层
看來樓主的 Shader 功力是蠻深厚的

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发表于 2018-7-26 09:25:25 | 显示全部楼层
学习了,谢谢
[发帖际遇]: hed_tan 被钱袋砸中进医院,看病花了 2 蛮牛币. 幸运榜 / 衰神榜

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