【博物纳新】Isaura—光环特效开源库评测

【博物纳新】Isaura—光环特效开源库评测

【博物纳新】是UWA重磅推出的全新栏目,旨在为开发者推荐新颖、易用、有趣的开源项目,帮助大家在项目研发之余发现世界上的热门项目、前沿技术或者令人惊叹的视觉效果,并探索将其应用到自己项目的可行性。很多时候,我们并不知道自己想要什么,直到某一天我们遇到了它

导读

今天给大家安利一个keijiro的光环特效项目Isaura(Aura effect with a isoline shader),工程结构非常简单,只有必要的测试资源,代码量也不大,对新手非常友好。

一、效果展示

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二、项目概述

作者利用等值线Shader,将普通的粒子系统效果转化成绚丽漂亮的不规则圆环效果,调整美化后最终得到上图中“跟随角色招式的光环效果”,实现思路值得借鉴。

三、实现步骤

接下来,带大家简单看一看项目中漂亮的光环效果是如何实现的。

准备基础模型及动作
首先准备一个人形模型及对应的动作,由于希望在角色的左右手上制作出光环效果,故项目中保留了模型上的左右手节点使其暴露出来,并在节点下添加了两个紫色点光源。效果如下图:

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在角色手上添加粒子特效
第二步,在角色的右手节点(希望有特效的部位)下创建两个粒子特效,项目中使用了一个Billboard粒子和一个Mesh粒子,效果如下:

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将粒子系统效果渲染到一张RenderTexture上

新建一个RenderTexture资源Aura,格式设为R8,Size设为1920x1080。

新建Layer,命名为Isaura,并将第二步添加的粒子系统的Layer设为Isaura。

新建一个Camera 命名为Isaura Camera,并将其CullingMask设为Isaura层,TargetTexture设为Aura。

完成上述步骤后,第二步创建的粒子系统的渲染效果就被以R8格式存储在Aura这张RenderTexture上了。

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编写等值线Shader,用于将图像转换成“等值线图”

项目中IsauraEffect.shader的部分代码:

Shader "Hidden/Isaura/Isaura Effect"
{
    Properties
    {
        _MainTex("", 2D) = "" {}
        _AuraTex("", 2D) = "" {}
        _Color("", Color) = (1, 1, 1)
    }

    HLSLINCLUDE

    #include "PostProcessing/Shaders/StdLib.hlsl"

    TEXTURE2D_SAMPLER2D(_MainTex, sampler_MainTex);

    TEXTURE2D_SAMPLER2D(_AuraTex, sampler_AuraTex);
    float4 _AuraTex_TexelSize;

    half _Threshold;    //等值线检测值
    half _Thickness;    //等值线厚度(粗细)
    half4 _Color;       //等值线颜色

    half Contour(float2 uv)
    {
        float4 duv = _AuraTex_TexelSize.xyxy * float4(1, 1, -1, 0) * _Thickness;

        half3x3 m = half3x3(
            SAMPLE_TEXTURE2D(_AuraTex, sampler_AuraTex, uv - duv.xy).r,
            SAMPLE_TEXTURE2D(_AuraTex, sampler_AuraTex, uv - duv.wy).r,
            SAMPLE_TEXTURE2D(_AuraTex, sampler_AuraTex, uv - duv.zy).r,
            SAMPLE_TEXTURE2D(_AuraTex, sampler_AuraTex, uv - duv.xw).r,
            SAMPLE_TEXTURE2D(_AuraTex, sampler_AuraTex, uv         ).r,
            SAMPLE_TEXTURE2D(_AuraTex, sampler_AuraTex, uv + duv.zw).r,
            SAMPLE_TEXTURE2D(_AuraTex, sampler_AuraTex, uv + duv.zy).r,
            SAMPLE_TEXTURE2D(_AuraTex, sampler_AuraTex, uv + duv.wy).r,
            SAMPLE_TEXTURE2D(_AuraTex, sampler_AuraTex, uv + duv.xy).r
        );

        m = m > _Threshold;

        half gx = m._11 + m._12 * 2 + m._13 - m._31 - m._32 * 2 - m._33;
        half gy = m._11 + m._21 * 2 + m._31 - m._13 - m._23 * 2 - m._33;

        return saturate(sqrt(gx * gx + gy * gy));
    }

    float4 Fragment(VaryingsDefault input) : SV_Target
    {
        float4 src = SAMPLE_TEXTURE2D(_MainTex, sampler_MainTex, input.texcoord);
        return src + Contour(input.texcoord) * _Color;
    }

    ENDHLSL

    SubShader
    {
        Cull Off ZWrite Off ZTest Always
        Pass
        {
            HLSLPROGRAM
            #pragma vertex VertDefault
            #pragma fragment Fragment
            ENDHLSL
        }
    }
}

这个Shader的原理类似于边缘检测算法,通过计算周围点的色值梯度值,判断是否是等值线上的点。以第三步中的RenderTexture截图为例,Shader中的Contour(input.texcoord) * _Color输出结果如下图右:

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新建PostProcessEffect,将粒子效果的等值线渲染到屏幕上

项目使用Post Processing v2添加后处理效果:

  • 首先使用第4步中的Shader新建一个栈前(Before Stack)后处理效果,MenuItem设为“Isaura/Isaura
    Effect”(具体代码可查看项目中的IsauraEffect.cs)。
  • 新建Layer,命名为Post Fx。
  • 新建一个GameObject PostFx,Layer设为Post Fx,并添加Post Process Volume组件,在Post
    Process Volume上添加之前定义好的“Isaura/Isaura Effect”效果,如下图:

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在MainCamera上添加Post Process Layer组件,Layer选择Post Fx(必须和Post Process Volume的Layer相同),如下图:
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最后,为了避免MainCamera重复拍摄粒子系统效果,将Isaura层从Main Camera的Culling Mask中去除。运行一下可以得到如下的效果,至此已经基本实现了光环效果:
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添加Bloom等效果,并适当调整参数

最后,在Post Process Volume组件上添加Unity的Bloom等效果,让光环更好看。

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四、性能测试

作为负责任的小编,当然要测一测项目的性能。趁着UWA GOT Online还在打折,小编不惜花费了5块软妹币,使用小米8做了2分钟的性能测试,得到了一份这样的数据。

为了让数据更有说服力,我又做了两个版本共三个版本进行性能对比:

原版:原工程未做修改。

无特效版:关闭PostProcess和Isaura Camera,只保留基础角色动画和点光源。

优化版:修改Auara的尺寸为960x540,关闭Post Process Volume组件中对效果影响不大的特效如下图:

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使用三个版本分别进行测试,再通过UWA GOT Online解析数据,最终得到对比数据如下:

从数据图标中可以看出,虽然优化版的Isaura效果帧率已接近60帧,但考虑到测试场景简单的因素,更应该关注Camera.Render的渲染耗时。而在Camera.Render耗时均值的对比图表中可以看到,即使是优化版也比无特效版多出11.29ms耗时,说明这个效果还是非常吃性能的。

因此,不建议大家在中低端设备上直接使用Isaura效果,可以进一步优化或在高端设备上使用。

五、总结

综上所述,给你三个下载它的理由:

  • 这是一个有颜有料易上手的小例子,适合也许是新手的你;
  • 这是一个不需要复杂美术资源就能做出的漂亮特效,适合也许需要新思路的你;
  • 这是一个Post Processing Stack v2的简单小例子,适合也许需要它的你。

此外,Isaura的渲染开销较高,建议开发者谨慎使用。

推荐使用版本:Unity 2018.1或更高版本。

打包注意事项:将IsauraEffect.shader添加到Always-Included-Shaders中。

该项目来自UWA开源库,您可以下载、收藏或评论Isaura项目。