Unity Shader之模板测试

一、Stencil testing

Unity Shader之模板测试-LMLPHP

渲染管线

    当片段着色器处理完一个片段之后,模板测试(Stencil Test)会开始执行,和深度测试一样,它也可能会丢弃片段。接下来,被保留的片段会进入深度测试,它可能会丢弃更多的片段。模板测试是根据又一个缓冲来进行的,它叫做模板缓冲(Stencil Buffer),我们可以在渲染的时候更新它来获得一些很有意思的效果。
    一个模板缓冲中,(通常)每个模板值(Stencil Value)是8位的。所以每个像素/片段一共能有256种不同的模板值。我们可以将这些模板值设置为我们想要的值,然后当某一个片段有某一个模板值的时候,我们就可以选择丢弃或是保留这个片段了。

二、模板函数

2.1 调用函数

  1. Stencil 

  2. { 

  3. Ref 1//Reference Value ReadMask 255 WriteMask 255 Comp Always //Comparison Function Pass Replace 

  4. Fail Keep 

  5. ZFail Replace 

  6. } 

2.2 参数说明

Ref :就是参考值,当参数允许赋值时,会把参考值赋给当前像素
ReadMask: 对当前参考值和已有值进行mask操作,默认值255,一般不用
WriteMask: 写入Mask操作,默认值255,一般不用

Comp: 比较方法。是拿Ref参考值和当前像素缓存上的值进行比较。默认值always,即一直通过。
-- Greater - 大于

  • GEqual - 大于等于
  • Less - 小于
  • LEqual - 小于等于
  • Equal - 等于
  • NotEqual - 不等于
  • Always - 永远通过
  • Never - 永远通不过

Pass: 当模版测试和深度测试都通过时,进行处理

Fail :当模版测试和深度测试都失败时,进行处理

ZFail: 当模版测试通过而深度测试失败时,进行处理

pass,Fail,ZFail都属于Stencil操作,他们参数统一如下:

  • Keep 保持(即不把参考值赋上去,直接不管)
  • Zero 归零
  • Replace 替换(拿参考值替代原有值)
  • IncrSat 值增加1,但不溢出,如果到255,就不再加
  • DecrSat 值减少1,但不溢出,值到0就不再减
  • Invert 反转所有位,如果1就会变成254
  • IncrWrap 值增加1,会溢出,所以255变成0
  • DecrWrap 值减少1,会溢出,所以0变成255

三、案例

3.1 描边

Unity Shader之模板测试-LMLPHP

渲染管线
  1. Shader "ShaderCookbook/stencil_outline" { 

  2. Properties { 

  3. _MainTex("Texture", 2D) = "white" {} 

  4. _OutLineWidth("Width", float) = 0.01  

  5. _OutLineColor("Color", color) = (1, 1, 1, 1) 



  6. SubShader { 

  7. Tags { 

  8. "RenderType" = "Opaque" 



  9. LOD 100 


  10. Stencil { 

  11. Ref 0 Comp Equal Pass IncrSat 




  12. Pass { 

  13. CGPROGRAM 

  14. #pragma vertex vert 

  15. #pragma fragment frag 

  16. #include "UnityCG.cginc" 


  17. struct appdata { 

  18. float4 vertex: POSITION; 

  19. float2 uv: TEXCOORD0; 

  20. }; 


  21. struct v2f { 

  22. float2 uv: TEXCOORD0; 

  23. float4 vertex: SV_POSITION; 

  24. }; 


  25. sampler2D _MainTex; 

  26. float4 _MainTex_ST; 

  27. v2f vert(appdata v) { 

  28. v2f o; 

  29. o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex); 

  30. o.uv = TRANSFORM_TEX(v.uv, _MainTex); 

  31. return o; 



  32. fixed4 frag(v2f i) : SV_Target { 

  33. // sample the texture 

  34. fixed4 col = tex2D(_MainTex, i.uv); 

  35. return col; 



  36. ENDCG 




  37. Pass { 

  38. CGPROGRAM 

  39. #pragma vertex vert 

  40. #pragma fragment frag 


  41. struct appdata { 

  42. float4 vertex: POSITION; 

  43. float4 normal: NORMAL; 

  44. }; 


  45. struct v2f { 

  46. float4 vertex: SV_POSITION; 

  47. }; 


  48. fixed4 _OutLineColor; 

  49. float _OutLineWidth; 

  50. v2f vert(appdata v) { 

  51. v2f o; 

  52. v.vertex = v.vertex + normalize(v.normal) * _OutLineWidth; 

  53. o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex); 

  54. return o; 



  55. fixed4 frag(v2f i) : SV_Target { 

  56. // sample the texture 

  57. fixed4 col = _OutLineColor; 

  58. return col; 



  59. ENDCG 







3.2 百宝箱

Unity Shader之模板测试-LMLPHP

渲染管线

遮罩层:

  1. Shader "ShaderCookbook/StencilEnumMask" 



  2. Properties 



  3. _MainTex ("Texture", 2D) = "white" {} 

  4. [ForceInt] 

  5. _StencilRef("StencilRef",float) = 0 

  6. [Enum(UnityEngine.Rendering.CompareFunction)] 

  7. _StencilComp("StencilComp",int) =0 

  8. [Enum(UnityEngine.Rendering.StencilOp)] 

  9. _StencilOp("StencilOp",int)=0 


  10. [ForceInt] 

  11. _StencilReadMask("ReadMask",int)=255 

  12. [ForceInt] 

  13. _StencilWriteMask("WriteMask",int)=255 

  14. [MaterialToggle] 

  15. _ZWrite("zWrite",float)=0 



  16. SubShader 



  17. Tags { "RenderType"="StencilMaskOpaque" 

  18. "Queue" = "Geometry-100" 

  19. "IgnoreProjector" = "True" } 

  20. LOD 100 



  21. Pass 



  22. ColorMask 0 

  23. ZWrite [_ZWrite] 


  24. Stencil{ 

  25. Ref [_StencilRef] 

  26. Comp[_StencilComp] 

  27. Pass[_StencilOp] 

  28. ReadMask[_StencilReadMask] 

  29. WriteMask[_StencilWriteMask] 




  30. CGPROGRAM 

  31. #pragma vertex vert 

  32. #pragma fragment frag 

  33. // make fog work 

  34. #pragma multi_compile_fog 

  35. #include "UnityCG.cginc" 



  36. struct appdata 



  37. float4 vertex : POSITION; 

  38. float2 uv : TEXCOORD0; 

  39. }; 


  40. struct v2f 



  41. float2 uv : TEXCOORD0; 

  42. UNITY_FOG_COORDS(1) 

  43. float4 vertex : SV_POSITION; 

  44. }; 


  45. sampler2D _MainTex; 

  46. float4 _MainTex_ST; 

  47. v2f vert (appdata v) 



  48. v2f o; 

  49. o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex); 

  50. o.uv = TRANSFORM_TEX(v.uv, _MainTex); 

  51. UNITY_TRANSFER_FOG(o,o.vertex); 

  52. return o; 



  53. fixed4 frag (v2f i) : SV_Target 



  54. // sample the texture 

  55. fixed4 col = tex2D(_MainTex, i.uv); 

  56. // apply fog 

  57. UNITY_APPLY_FOG(i.fogCoord, col); 

  58. return col; 



  59. ENDCG 







显示层:



  1. Shader "ShaderCookbook/StencilEnum" 



  2. Properties 



  3. _MainTex ("Texture", 2D) = "white" {} 

  4. [ForceInt] 

  5. _StencilRef("StencilRef",float) = 0 

  6. [Enum(UnityEngine.Rendering.CompareFunction)] 

  7. _StencilComp("StencilComp",int) =0 

  8. [Enum(UnityEngine.Rendering.StencilOp)] 

  9. _StencilOp("StencilOp",int)=0 


  10. [ForceInt] 

  11. _StencilReadMask("ReadMask",int)=255 

  12. [ForceInt] 

  13. _StencilWriteMask("WriteMask",int)=255 



  14. SubShader 



  15. Tags { "RenderType"="opaque" } 

  16. LOD 100 



  17. Pass 




  18. Stencil{ 

  19. Ref [_StencilRef] 

  20. Comp[_StencilComp] 

  21. Pass[_StencilOp] 

  22. ReadMask[_StencilReadMask] 

  23. WriteMask[_StencilWriteMask] 




  24. CGPROGRAM 

  25. #pragma vertex vert 

  26. #pragma fragment frag 

  27. // make fog work 

  28. #pragma multi_compile_fog 

  29. #include "UnityCG.cginc" 



  30. struct appdata 



  31. float4 vertex : POSITION; 

  32. float2 uv : TEXCOORD0; 

  33. }; 


  34. struct v2f 



  35. float2 uv : TEXCOORD0; 

  36. UNITY_FOG_COORDS(1) 

  37. float4 vertex : SV_POSITION; 

  38. }; 


  39. sampler2D _MainTex; 

  40. float4 _MainTex_ST; 

  41. v2f vert (appdata v) 



  42. v2f o; 

  43. o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex); 

  44. o.uv = TRANSFORM_TEX(v.uv, _MainTex); 

  45. UNITY_TRANSFER_FOG(o,o.vertex); 

  46. return o; 



  47. fixed4 frag (v2f i) : SV_Target 



  48. // sample the texture 

  49. fixed4 col = tex2D(_MainTex, i.uv); 

  50. // apply fog 

  51. UNITY_APPLY_FOG(i.fogCoord, col); 

  52. return col; 



  53. ENDCG 







Ad

这里推荐一款可视化shader编程工具,对美术同学非常友好,就像建模工具中的材质编辑器一样

05-11 11:25