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Unity Shader 极简实践5——2D图片描边

Unity Shader 极简实践5——2D图片描边

作者: 太刀 | 来源:发表于2021-03-07 12:00 被阅读0次
    《赛博朋克》朱迪·阿尔瓦雷兹

    这篇文章描述如何对2D图片(Unity 中的 Sprite 和 UGUI Image) 做描边

    1. 内描边

    思路:在片元着色器中,判断当前片元的上下左右像素(使用数值width来确定上下左右“多远”,从而得到描边的宽度),上下左右四个像素的 alpha 分量相乘越接近0,则该像素颜色越接近描边颜色。大致可以理解为如果某像素p的上下左右其中某个像素为透明像素,则p处于边缘,将p像素绘制为描边颜色。
    代码如下:

    Shader "Custom_Shader/ImageInnerOutline"
    {
        Properties
        {
            _MainTex ("Sprite Texture", 2D) = "white" {}
            _OutlineWidth ("Outline Width", float) = 1
            _OutlineColor ("Outline Color", Color) = (1,1,1,1)
        }
        SubShader
        {
            Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha
            Pass
            {
                CGPROGRAM
                #pragma vertex vert
                #pragma fragment frag
                #include "UnityCG.cginc"
    
                sampler2D _MainTex;
                float4 _MainTex_ST;
                half4 _MainTex_TexelSize;
                float _OutlineWidth;
                float4 _OutlineColor;
    
                struct appdata
                {
                    float4 vertex   : POSITION;
                    float2 uv : TEXCOORD0;
                };
    
                struct v2f
                {
                    float4 vertex   : SV_POSITION;
                    half2 uv  : TEXCOORD0;
                    half2 left : TEXCOORD1;
                    half2 right : TEXCOORD2;
                    half2 up : TEXCOORD3;
                    half2 down : TEXCOORD5;
                };
    
                v2f vert(appdata i)
                {
                    v2f o;
                    o.vertex = UnityObjectToClipPos(i.vertex);
                    o.uv = TRANSFORM_TEX(i.uv, _MainTex);
                    o.left = o.uv + half2(-1, 0) * _MainTex_TexelSize.xy * _OutlineWidth;
                    o.right = o.uv + half2(1, 0) * _MainTex_TexelSize.xy * _OutlineWidth;
                    o.up = o.uv + half2(0, 1) * _MainTex_TexelSize.xy * _OutlineWidth;
                    o.down = o.uv + half2(0, -1) * _MainTex_TexelSize.xy * _OutlineWidth;
                    return o;
                }
    
                fixed4 frag(v2f i) : SV_Target
                {
                    fixed4 c = tex2D(_MainTex, i.uv);
                    float transparent = tex2D(_MainTex, i.left).a * tex2D(_MainTex, i.right).a * tex2D(_MainTex, i.up).a * tex2D(_MainTex, i.down).a;
                    c.rgb = lerp(_OutlineColor.rgb, c.rgb, transparent);
                    
                    return c;
                }
                ENDCG
            }
        }
    }
    

    描边效果:


    内描边效果

    内描边会占用图片本身边缘的非透明像素,当描边宽度增大时当效果为


    描边宽度较大

    2. 外描边

    思路:在片元着色器中,处理像素p,针对p的上下左右四个像素采样(使用一个变量width来控制描边宽度,也就是处理上下左右多远的像素),若p本身是透明像素,则

    • 若上下左右存在非透明像素,则当前像素p返回描边颜色
    • 若上下左右都是透明像素,则返回透明即可

    若 p 本身非透明像素,则返回本身颜色即可
    代码如下:

    Shader "Custom_Shader/ImageOuterOutline"
    {
        Properties
        {
            _MainTex ("Sprite Texture", 2D) = "white" {}
            _OutlineWidth ("Outline Width", float) = 1
            _OutlineColor ("Outline Color", Color) = (1.0, 1.0, 1.0, 1.0)
            _AlphaValue ("Alpha Value", Range(0, 1)) = 0.1
        }
        SubShader
        {
            Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha
    
            Pass 
            {
                CGPROGRAM
                #pragma vertex vert
                #pragma fragment frag
                #include "UnityCG.cginc"
    
                sampler2D _MainTex;
                float4 _MainTex_ST;
                half4 _MainTex_TexelSize;
                float _OutlineWidth;
                float4 _OutlineColor;
                float _AlphaValue;
    
                struct appdata
                {
                    float4 vertex   : POSITION;
                    float2 uv : TEXCOORD0;
                    float4 normal : NORMAL;
                };
    
                struct v2f
                {
                    float4 vertex   : SV_POSITION;
                    half2 uv  : TEXCOORD0;
                    half2 left : TEXCOORD1;
                    half2 right : TEXCOORD2;
                    half2 up : TEXCOORD3;
                    half2 down : TEXCOORD5;
                };
    
                v2f vert(appdata i)
                {
                    v2f o;
                    o.vertex = o.vertex + i.normal * _OutlineWidth;
                    o.vertex = UnityObjectToClipPos(i.vertex);
                    o.uv = TRANSFORM_TEX(i.uv, _MainTex);
                    o.left = o.uv + half2(-1, 0) * _MainTex_TexelSize.xy * _OutlineWidth;
                    o.right = o.uv + half2(1, 0) * _MainTex_TexelSize.xy * _OutlineWidth;
                    o.up = o.uv + half2(0, 1) * _MainTex_TexelSize.xy * _OutlineWidth;
                    o.down = o.uv + half2(0, -1) * _MainTex_TexelSize.xy * _OutlineWidth;
                    return o;
                }
    
                fixed4 frag(v2f i) : SV_Target
                {
                    float transparent = tex2D(_MainTex, i.left).a + tex2D(_MainTex, i.right).a + tex2D(_MainTex, i.up).a + tex2D(_MainTex, i.down).a;
                    fixed4 col = tex2D(_MainTex, i.uv);
    
                    if (col.a < 0.1) {
                        return step(_AlphaValue, transparent) * _OutlineColor;
                    } else {
                        return col;
                    }
                }
                ENDCG
            }
        }
    }
    

    外描边效果:


    外描边效果

    外描边不会占用图片非透明像素,但要求图片外围要有足够但透明像素,当调整外描边宽度时,效果:


    描边宽度较大
    • 描边宽度较大时,Image 图片顶部和左边有平滑的切割是图片本身的范围

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