### Unity物体轮廓描边Shader详解
#### 一、概述
在Unity 3D开发中，为了突出场景中的某些对象或增强视觉效果，我们经常需要对这些对象进行轮廓描边处理。这种技术通常通过自定义Shader来实现。本文将详细介绍一个用于Unity 3D中的物体轮廓描边Shader的实现原理与具体代码分析。
#### 二、Shader属性介绍
该Shader名为“Custom/Miaobian”，主要用于实现场景中物体的轮廓描边效果。它包含了以下几个关键属性：
1. **_Color**：“Color”表示物体的基本颜色，默认值为(1,1,1,1)，即白色。
2. **_MainTex**：纹理贴图，用于定义物体的颜色和纹理，默认值为纯白色纹理。
3. **_RimColor**：边缘光颜色，用于定义物体边缘描边的颜色，默认值为(1,1,1,1)。
4. **_RimPower**：边缘光强度，用于控制边缘描边效果的强弱，默认值为3.0，取值范围为0.5到8.0之间。
#### 三、SubShader解析
1. **Tags**：“RenderType”设置为“Opaque”，意味着此Shader将按照不透明的方式渲染。
2. **Cull Off**：关闭背面剔除功能，使得物体的所有面都会被渲染，这对于描边效果至关重要。
3. **LOD 200**：设置Shader的细节级别（Level Of Detail），表示当摄像机远离物体时，仍然使用此Shader进行渲染。
4. **CGPROGRAM**：定义Shader的计算逻辑，采用Cg编程语言编写。
#### 四、CGPROGRAM详细解析
##### 1. 表面着色模型定义
```
#pragmasurfacesurfStandardfullforwardshadows
#pragmatarget3.0
```
- `#pragmasurfacesurfStandardfullforwardshadows`：使用物理基础的标准光照模型，并启用所有光源类型的阴影效果。
- `#pragmatarget3.0`：指定Shader的目标版本为3.0，以获得更佳的光照效果。
##### 2. 变量声明
```csharp
sampler2D_MainTex;
struct Input {
float2 uv_MainTex;
// 法线
float3 worldNormal;
// 视角方向
float3 viewDir;
};
fixed4 _Color;
fixed4 _RimColor;
half _RimPower;
```
- **sampler2D_MainTex**：用于采样纹理贴图的变量。
- **struct Input**：包含输入数据的结构体，其中：
- `uv_MainTex`：纹理坐标。
- `worldNormal`：世界空间下的法线向量。
- `viewDir`：从物体表面指向相机视点的方向向量。
- **_Color、_RimColor、_RimPower**：分别为物体颜色、边缘光颜色和边缘光强度。
##### 3. 表面着色函数surf
```csharp
void surf(Input IN, inout SurfaceOutputStandard o) {
fixed4 c = tex2D(_MainTex, IN.uv_MainTex) * _Color;
o.Albedo = c.rgb;
o.Alpha = c.a;
half rim = 1.0 - saturate(dot(normalize(IN.viewDir), IN.worldNormal));
o.Emission = _RimColor.rgb * pow(rim, _RimPower);
}
```
- **tex2D**：采样MainTex纹理，获取对应UV坐标的颜色值，并乘以物体的基本颜色。
- **o.Albedo**：设置物体的漫反射颜色。
- **o.Alpha**：设置物体的透明度。
- **dot(normalize(IN.viewDir), IN.worldNormal)**：计算视角方向向量与法线向量之间的夹角余弦值。
- **saturate**：确保计算结果在0~1之间。
- **rim**：计算边缘描边强度，其值越大表示越接近边缘。
- **o.Emission**：设置物体的发光颜色，即边缘描边的颜色和强度。
#### 五、FallBack选项
如果上面定义的SubShader无法运行，则Unity会自动选择“Diffuse”作为备选Shader，确保至少有一个Shader可以正常工作。
#### 六、总结
通过以上分析可以看出，这个Shader通过计算视角方向与法线向量之间的夹角，来确定物体边缘的位置，并使用边缘光颜色和强度来实现轮廓描边效果。开发者可以根据实际需求调整相关参数，如颜色和强度等，以达到最佳的视觉效果。这种技术广泛应用于游戏开发和其他3D图形应用中，能够显著提升场景的美观性和可玩性。
