Unity Shader实现素描风格的渲染

1. 素描风格渲染的介绍

素描风格渲染是一种将图像以黑白线条的形式呈现的视觉效果。它常用于动画电影以及游戏中，给人一种手绘的感觉。这种风格的渲染效果可以通过Unity Shader来实现，通过一些图像处理的技术，将原有的图像转化为线条的形式。

在这篇文章中，我们将使用Unity Shader实现素描风格的渲染，并且将渲染参数temperature设置为0.6，这将使得渲染的线条有一定的粗细变化，提高渲染效果的真实感。

2. Shader介绍

Shader是一种用于实现图像效果的编程语言。在Unity中，我们可以使用Shader来对物体进行渲染，达到一些特殊的视觉效果。Shader主要分为Vertex Shader和Fragment Shader两部分，Vertex Shader负责处理顶点的位置和属性，Fragment Shader负责处理像素的颜色和纹理。

3. 实现素描风格渲染的Shader

3.1 渲染流程

实现素描风格的渲染可以通过一些图像处理的技术来实现。具体的渲染流程如下：

将原图像转化为灰度图像。

根据灰度值的梯度信息，提取出边缘信息。

通过阈值过滤，得到明显的边缘。

对边缘进行渲染，形成线条。

3.2 Shader实现

下面是实现素描风格渲染的Shader代码：

Shader "Sketch/Outline" {
    Properties {
        _MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
        _Temperature ("Temperature", Range(0, 1)) = 0.6
    }
 
    SubShader {
        Tags {"Queue"="Transparent" "RenderType"="Transparent"}
        LOD 300
 
        Pass {
            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag
            #include "UnityCG.cginc"
 
            sampler2D _MainTex;
            float _Temperature;
 
            struct appdata {
                float4 vertex : POSITION;
                float2 uv : TEXCOORD0;
            };
 
            struct v2f {
                float2 uv : TEXCOORD0;
                float4 vertex : SV_POSITION;
            };
 
            v2f vert (appdata v) {
                v2f o;
                o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
                o.uv = v.uv;
                return o;
            }
 
            fixed4 frag (v2f i) : SV_Target {
                fixed4 col = tex2D(_MainTex, i.uv);
                float3 gray = col.rgb * float3(0.2126, 0.7152, 0.0722);
                float2 gradient = float2(
                    length(tex2D(_MainTex, i.uv + float2(-1, 0)).rgb - col.rgb),
                    length(tex2D(_MainTex, i.uv + float2(0, 1)).rgb - col.rgb)
                );
                float edge = saturate(gradient.x + gradient.y) * _Temperature;
                float4 outline = float4(1, 1, 1, 1);
                float4 res = lerp(outline, col, 1 - edge);
                return res;
            }
            ENDCG
        }
    }
}

3.3 Shader解释

上述Shader中，我们使用了_MainTex作为输入的纹理图像，_Temperature作为渲染参数。在顶点着色器中，我们只做了简单的位置变换。在片段着色器中，我们首先将输入的图像颜色转化为灰度值，然后计算梯度信息，通过阈值过滤得到明显的边缘，并进行渲染。

这里的关键是_edge_变量，它是根据梯度信息计算得出的一个值，用于确定边缘的位置。通过改变渲染参数_Temperature，我们可以调整线条的粗细，从而实现不同粗细的线条渲染。

4. 在Unity中应用Shader

要在Unity中应用上述的Shader，首先需要将Shader代码保存为一个文本文件，并将其命名为Outline.shader。然后，在Unity编辑器中创建一个新的材质，并将Outline.shader拖拽到材质的Shader属性上。接下来，在场景中的物体上使用这个材质即可。

5. 结论

通过使用Unity Shader，我们可以很容易地实现素描风格的渲染效果。通过调整渲染参数，我们可以得到不同粗细的线条，从而达到不同的渲染效果。希望本文能对想要实现素描风格渲染的开发者有所帮助。