Unity Shader学习笔记（11）渲染队列、透明效果

介绍完了纹理（Texture）的属性，下面就来介绍下渲染队列和透明效果，如果有不了解渲染顺序和透明效果实现的可以看看。

透明测试所在步骤： 

用SubShader的Queue标签来觉得模型归于那个渲染队列。索引号越小，越早被渲染。

常用顺序： 
1. 先渲染所有不透明物体，开启深度测试和深度写入。 
2. 半透明物体按离摄像机距离远近排序，从后往前渲染，开启深度测试，关闭深度写入。

部分相互重叠的物体不适用，解决方法是分割网格。

A为半透明，B为不透明

• 正确：先渲染B，后渲染A。
• 错误：先渲染A，后渲染B。A不写入深度缓冲，B发现深度缓冲没有东西，就会直接覆盖A的颜色。

A和B都为半透明

• 正确：先渲染B，后渲染A。
• 错误：先渲染A，后渲染B。A先写入颜色缓冲，B再和A混合，结果相反，使B看起来在A前面。

把一个片元透明度不满足条件（小于某个阈值）的舍弃掉，否则进行深度测试、深度写入等。CG中用clip(float x)函数进行透明度测试，如果给定任一分量为负，则舍弃当前像素的输出颜色。等价下面代码：

void clip(float4 x)
｛
    if (any(x < 0))
        disacard;
｝

Shader "Custom/AlphaTest" ｛
    Properties ｛
        ...
        _Cutoff ("Alpha Cutoff", Range(0,1)) = 0.5          // 透明测试阈值
    ｝
    SubShader ｛
        // 渲染队列：透明测试；不受投影器影响；指名这个Shader提前归入TransparentCutout组（指明Shader使用了透明测试）。
        Tags ｛ "Queue"="AlphaTest" "IgnoreProjector"="True" "RenderType"="TransparentCutout" ｝
        Pass ｛
            ...
            fixed4 frag(v2f i) : SV_TARGET ｛
                ...
                fixed4 texColor = tex2D(_MainTex,i.uv);
                // 透明测试（小于阈值就discard，丢掉片元，类似直接return）。等价下面的判断。
                clip(texColor.a - _Cutoff);                 
                //if ((texColor.a - _Cutoff) < 0.0) ｛ discard; ｝
                ...
                // 计算光照等。
            ｝
            ...
        ｝
    ｝
    // 保证使用透明度测试的物体可以正确地向其他物体投射阴影。
    FallBack "Transparent/Cutout/VertexLit"
｝

将当前片元的透明度与已在颜色缓冲中的颜色值进行混合。需要关闭深度写入（不影响在其背后的物体），但不关闭深度测试（在不透明物体后面时，同样会被去掉）。 
Unity提供混合命令：Blend，自动打开混合模式，源颜色的混合因子SrcFactor设为SrcAlpha，目标颜色的混合因子DstFactor设为OneMinusSrcAlpha（1 - SrcAlpha），混合后的颜色： 
DstColor_new = SrcAlpha × SrcColor + ( 1 - SrcAlpha ) × DstColor_old

Properties ｛
    ...
    _AlphaScale ("Alpha Scale", Range(0,1)) = 1     // 整体透明度
｝

SubShader ｛
    // RenderType选择Transparent用来指名这个Shader使用了透明度混合。
    Tags ｛ "Queue"="Transparent" "IgnoreProjector"="True" "RenderType"="Transparent" ｝
    Pass ｛
        Tags ｛ "LightMode"="ForwardBase" ｝
        ZWrite Off                          // 关闭深度写入
        Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha     // 开启混合模式。SrcAlpha：源颜色混合因子，OneMinusSrcAlpha：已存在颜色混合因子
        ...
        fixed4 frag(v2f i) : SV_TARGET ｛
            ...
            //clip(texColor.a - _Cutoff);                   // 没有使用透明测试。
            ...
            // 透明通道乘于材质参数，即最后颜色乘于透明度
            return fixed4(ambient + diffuse,texColor.a * _AlphaScale);      
        ｝
        ...
    ｝
｝

只使用透明度混合 和 开启深度写入与透明度混合对比： 

使用两个Pass： 
1. 开启深度写入，但不输出颜色。 
2. 进行正常的透明度混合，按照像素级别的深度顺序进行透明渲染。

在透明度混合的代码中添加一个Pass即可。ColorMask用于射着颜色通道的写掩码（write mask），可以是RGBA或其他组合，0为不输出任何颜色。

// 新加一个Pass块，先把深度信息写入深度缓冲，剔除掉了被自身遮挡的片元。
Pass ｛
    ZWrite On
    ColorMask 0         // 颜色通道掩码。为0：不写入任何颜色通道，不输出任何颜色。
｝
// 下一个Pass和上面的透明度混合代码相同
Pass ｛
    Tags ｛ "LightMode"="ForwardBase" ｝
    ZWrite Off
    Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha
    ...
｝

直接透明混合物体 和 双面渲染的透明物体对比： 

使用两个Pass： 
1. 第一个Pass只渲染背面。 
2. 第二个Pass只渲染正面。

SubShader ｛
        Tags ｛ "Queue"="Transparent" "IgnoreProjector"="True" "RenderType"="Transparent" ｝
        Pass ｛
            Tags ｛ "LightMode"="ForwardBase" ｝
            Cull Front      // 剔除正面（只渲染背面）
            // 透明混合代码一样
        ｝
        Pass ｛
            Tags ｛ "LightMode"="ForwardBase" ｝
            Cull Back       // 剔除背面
            // 同上一个Pass
        ｝
    ｝

类似Photoshop的混合模式。