Unity Shader实现翻书效果

来源：本站原创|时间：2020-01-10|栏目：C#教程|点击：次

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：

参数参考：

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持我们。

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