【unity】Shader艺术之unity内置变量个性化控制

一、问题背景

在unity shader开发过程中,有些时候时候我们会使用unity一些内置变量,来实现一些受unity执行过程控制的效果。比如,使用"_Time"来实现一些受时间控制的效果。但是这些变量往往会受时间缩放(Time.timeScale)影响,这在一些特殊场景中可能并不是想要的,比如在战斗过程中,我们可能加速了战斗,但不希望战斗中的一些特效也受时间缩放影响,同时也不想过多调整Shader,这时候对这些内置变量的个性化控制就很有必要了。

二、解决方案

可以在shader中使用关键字配合宏命令将相关内置变量个性化赋值,并将这些设置单独抽出到独立的hlsl文件,以便在有类似需求的shader中方便快捷引入。最后通过外部使用C#来设置这些变量,并在对应材质上开启指定keywords即可。如下:

  • 个性化内置变量赋值,定义在TimeUitl.hlsl中:

    c 复制代码
    #ifndef TIMEUTILS_INCLUDE
    #define TIMEUTILS_INCLUDE
    
    #pragma multi_compile _ USE_UNSCALEDTIME
    #ifdef USE_UNSCALEDTIME
    float4 _UnscaledTime;
    #define CUST_SETUPTIME _Time=_UnscaledTime;
    #else
    #define CUST_SETUPTIME
    #endif
    
    #endif
  • 在需要个性化控制的shader中include进该文件,并在需要控制的顶点着色器或者片元着色器中添加需要的宏命令,如下:

c 复制代码
Shader "test"
{
    Properties
    {
        _MainTexture("MainTexture", 2D) = "white" {}
        _MaskTexture("MaskTexture", 2D) = "white" {}
        _MaskTex_UVSpeed("MaskTex_UVSpeed", Vector) = (1,1,0,0)
        [Toggle(USE_UNSCALEDTIME)]USE_UNSCALEDTIME("Use Unscaled Time", Float) = 0//开关控制是否使用未缩放时间
    }

    SubShader
    {
        Tags
        {
            "RenderType"="Transparent" "Queue"="Transparent" "RenderPipeline"="UniversalPipeline"
        }
        Blend SrcAlpha One
        Pass
        {
            Tags
            {
                "LightMode"="UniversalForward"
            }
            HLSLPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag
            #pragma target 4.5
            #include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Core.hlsl"
            #include "Include/TimeUtils.hlsl"//include个性化变量控制文件
            sampler2D _MainTexture;
            sampler2D _MaskTexture;
            float4 _MaskTex_UVSpeed;
            struct appdata
            {
                float4 vertex : POSITION;
                float4 texcoord : TEXCOORD0;
                UNITY_VERTEX_INPUT_INSTANCE_ID
            };

            struct v2f
            {
                float4 pos : SV_POSITION;
                float4 uv : TEXCOORD1;
                UNITY_VERTEX_INPUT_INSTANCE_ID
                UNITY_VERTEX_OUTPUT_STEREO
            };

            v2f vert(appdata v)
            {
                v2f o;
                UNITY_SETUP_INSTANCE_ID(v);
                UNITY_TRANSFER_INSTANCE_ID(v, o);
                UNITY_INITIALIZE_VERTEX_OUTPUT_STEREO(o);     
                o.uv.xy = v.texcoord.xy;
                o.pos = TransformObjectToHClip(v.vertex.xyz);
                return o;
            }


            half4 frag(v2f i, float vface : VFACE) : SV_Target
            {
                UNITY_SETUP_INSTANCE_ID(i);
                UNITY_SETUP_STEREO_EYE_INDEX_POST_VERTEX(i);
                CUST_SETUPTIME//添加指定宏命令
                float4 mainTex = tex2D(_MainTexture, i.uv);
                float4 finalColor = mainTex;
                float2 maskUV = i.uv.xy * _MaskTex_UVSpeed.xy + _Time.y * _MaskTex_UVSpeed.zw;
                float maskTex = tex2D(_MaskTexture, maskUV).r;
                finalColor.a *= maskTex;
                return finalColor;
            }
            ENDHLSL
        }
    }
}
  • 在C#脚本中传入需要个性化变量值,如下:

    C# 复制代码
    using UnityEngine;
    public class CustumBuiltInPropertiesSetting : MonoBehaviour
    {
        private static readonly int unscaledTimeProperty = Shader.PropertyToID("_UnscaledTime");
        void Update()
        {
            //Unscaled Time
            var unscaledTime = Application.isPlaying ? Time.unscaledTime : Time.time;
            var unscaledTimeVector = unscaledTime * new Vector4(1f / 20f, 1f, 2f, 3f);
            Shader.SetGlobalVector(unscaledTimeProperty, unscaledTimeVector);
        }
    } 

    三、实现效果如下:

    • 未开启USE_UNSCALEDTIME情况如下:

    • 开启USE_UNSCALEDTIME情况如下:

最后,所有类似需求均可参照上述设计,即可方便快捷的控制shader中的一些unity内置变量。

示例工程如下:UnscaledTime

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