【Unity3D】利用Shader以及更改Mesh实现2D游戏的动态阴影效果

2022-06-06 08:09:06

最近看到一个非常有趣的益智小游戏，是一个盗贼进入房子偷东西的，

其实这种游戏市面上已经很多了，吸引我的是那个类似手电筒的效果，

主角走到哪里，光就到哪里，被挡住的地方还有阴影。有点类似策略游戏里的战争迷雾。

绞尽脑汁想了一天，终于实现类似的效果，这就给大家分享下。

实现这个效果用到的技术：

1.Shader实现摄影机透明穿透效果（光照的实现）

2.代码里动态改变mesh（阴影形状的实现）

废话不多说，动手。

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仔细观察可以看出，没被光照到的地方是灰色的，照到的地方是彩色的，而且被光照到的地方，

不仅能显示出被光照到后的效果（彩色地面），还能显示出一些物品，比如钥匙，敌人等。

由此可推测，这场景应该是两个层组成的，一个层在下，是彩色地面以及敌人等要隐藏的物品，

另一个层在上，是没有被照亮的时候的地图，然后根据光线进行裁剪，光线能到达的地方，就把

上层该地方裁剪掉，露出底下部分，从而实现“照亮”的效果。

因此我们先按照这种思路搭载场景：

1.题目说的是2D游戏，我这里弄成3D的，其实都所谓，最终的视觉是俯视的，其实也跟2D一样，这里弄成这个角度是方便大家识别我的层次。

Up就是上层，其实什么都没有，就只有一张没被光照的时候的贴图（我这里偷懒直接用一片灰色代替了）

Down就是下层，这里把几乎所有元素都放满了，玩家，敌人，墙等

2.接下来将各种类型的对象放到相应的层里去，方便相机筛选（这里的层跟上面提到的层不一样，这里的层是Unity里的定义）

这里我为了方便大家识别，为一种类型的对象设置一个层，实际操作肯定不会这样繁琐的操作的，没必要。

3.创建两个相机，让它们分别显示对于的层。

（先无视Mask，这个待会再讲）

如果设置正确，你的显示应该跟我上图是一样的，并且把Up相机的Depth级别设置高点，让它显示在Down相机之前。

4.遮挡上层，显示下层。

就是这么个原理

具体至于要怎么遮挡？我一开始想到的是UGUI的Mask组件，后来想想，这个Mask是固定的一张图片，那么只能显示固定的遮挡（虽然可以动态更改，但较麻烦），

后来想，那么就通过网格遮挡，毕竟网格动态改变形状很容易，而且可以通过Shader轻易地实现遮挡效果。

具体如下，先写这么一个Shader：

Shader "Masked/Mask" {

    SubShader {

        // Render the mask after regular geometry, but before masked geometry and

        // transparent things.

        Tags {"Queue" = "Geometry+10" }

        // Don't draw in the RGBA channels; just the depth buffer

        ColorMask

        ZWrite On

        // Do nothing specific in the pass:

        Pass {}

    }

}

关于Zwrite可以参考：https://www.cnblogs.com/jeason1997/p/11190491.html

如果你懂Shader那么一眼就可以看懂它，不懂也无所谓，直接Copy进去。

它其实就是让你的网格变成一个遮挡物，摄影机一看到这个网格，就会直接穿透过去，直接看到背景。

然后添加一个GameObject，并添加MeshFilter以及MeshRender组件，并且赋予这个Shader，作为Mask。

如果你这个Mask当前的Mesh不为空的话，你可以很直观地看到它所在的地方都不会被摄影机渲染出来，

直接变成一个穿透的洞：

它不仅是透明的，还是异次元洞，就算它身后的东西也显示不出来，直接就看到背景了。

竟然它直接穿透到背景，那么看到看不到底层，那么我们要它何用呢？

对，它只是将当期摄影机穿透到背景，所以我们将当期摄影机的Clear Flags设置为“Depth Only"，这样第一个摄影机

的背景将显示第二个摄影机的内容。这样就可以轻易达到我们想要的穿透。

5.遮挡实现了，那么该如何实现动态光照变化呢？

我这里使用的是RayCast，以主角为原点，向四周辐射一定量的射线，这样可以模拟光照，

然后根据射线探测到的点组合成上面提到的遮挡物的网格。最终就达到我们想要的效果。

using UnityEngine;

public class FOVMesh : MonoBehaviour

{

    // 玩家

    public GameObject playerGameObject;

    // 光照半径

    public float range = ;

    // 光照质量，数值越低，向四周辐射的射线越多，效果越好，但性能越低

    public int levelOfDetails = ;

    // 接受光照产生阴影的对象

    public LayerMask[] layerMask;

    private Vector3 direction;

    private int index = ;

    private int triIndex = ;

    private int lod = ;

    private float width;

    private GameObject go;

    private GameObject pGo;

    private Mesh mesh;

    private Vector3 worldPos;

    private Vector3[] verts;

    private int[] tris;

    private Vector2[] uvs;

    private GameObject didHit;

    private int mask;

    // Code that runs on entering the state.

    public void Start ()

    {

        go = gameObject;

        pGo = playerGameObject;

        mesh = new Mesh ();

        go.GetComponent<MeshFilter> ().mesh = mesh;

        lod = levelOfDetails;

        width = range;

        // 若loa为1，则共发射360条射线作为光线，则有360个顶点加个圆心

        verts = new Vector3[( / lod) + ];

        // 每两个顶点跟圆心组成一个三角形，所以三角形的个数为定点数乘3

        tris = new int[( / lod) * ];

        uvs = new Vector2[verts.Length];

        for (int i = ; i < layerMask.Length; ++i) {

            mask |= layerMask [i];

        }

    }

    // Code that runs every frame.

    public void Update ()

    {

        index = ;

        triIndex = ;

        worldPos = pGo.transform.position;

        verts [index] = worldPos;

        index++;

        for (var a=; a<; a += lod) {

            var direction = new Vector3 (Mathf.Sin (Mathf.Deg2Rad * a), , Mathf.Cos (Mathf.Deg2Rad * a));

            direction = direction * width;

            RaycastHit hit;

            if (Physics.Raycast (worldPos, direction, out hit, width, mask)) {

                // 如果被射线探中，则将探测到的点作为网格的顶点

                verts [index] = new Vector3 (hit.point.x, hit.point.y, hit.point.z);

            } else {

                // 否则将射线的末端作为网格的顶点

                verts [index] = new Vector3 (direction.x + worldPos.x, worldPos.y, direction.z + worldPos.z);

            }

            index++;

        }

        // 根据网格顶点组合三角形

        for (var i=; i<(/lod); i++) {

            tris [triIndex] = ;

            tris [triIndex + ] = i;

            tris [triIndex + ] = i + ;

            triIndex += ;

        }

        tris [(( / lod) * ) - ] = ;

        tris [(( / lod) * ) - ] =  / lod;

        tris [(( / lod) * ) - ] = ;

        // 网格贴图

        int j = ;

        while (j < uvs.Length) {

            uvs [j] = new Vector2 (verts [j].x, verts [j].z);

            j++;

        }

        // 重新组合网格

        mesh.Clear ();

        mesh.vertices = verts;

        mesh.triangles = tris;

        mesh.uv = uvs;

        mesh.RecalculateNormals ();

    }

}