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解读Unity中的CG编写Shader系列4——unity中的圆角矩形shader

分类: 文章 • 2023-10-26 21:11:58

http://blog.****.net/mobanchengshuang/article/details/38731035

上篇文章中我们掌握了表面剔除和剪裁模式

这篇文章将利用这些知识实现一个简单的，但是又很常用的例子:把一张图片做成圆角矩形


例3：圆角矩形Shader

好吧我承认在做这个例子的时候走了不少弯路，由于本人对矩阵的知识掌握已经悉数还给老师，所以一开始用了一些笨办法计算圆角矩形区域。

我们知道TEXTCOORD0是一个以对象为坐标系的坐标，并且范围在该坐标的第一象限，取值为(0,0)到(1,1)

那么我们把每一张图片都看做一张1X1大小的矩形

我们要在1X1大小的矩形中擦除4个角，应该是这样:

解读Unity中的CG编写Shader系列4——unity中的圆角矩形shader

以左上角为例，我们做一个辅助圆内切于这个角，半径为0.1，那么我们将这个圆擦掉3/4，剩下的黄色弧线与这个角形成的区域就是我们要擦除的区域:

解读Unity中的CG编写Shader系列4——unity中的圆角矩形shader

这个道理很简单，那么我们对4个角分别擦除掉这样的区域就能得到一个半径为10%原图尺寸的圆角矩形


我一开始走的弯路就在于计算这个区域，是用4个圆的方程来算呢还是用距离来计算


由于给出4个圆的方程太过于复杂，我这里直接给出计算外点距离算法的示意图:


解读Unity中的CG编写Shader系列4——unity中的圆角矩形shader

首先在这个大矩形的内部以4个圆心为顶点做出一个内矩形，心算得边长为0.8

其次忽略内矩形内部的点，在这个红色矩形内给定任意一个蓝色矩形的外点p  ，只要能够得到p到蓝色矩形的距离，距离大于0.1(半径),那么就在圆角矩形外部，直接擦除，如图:

解读Unity中的CG编写Shader系列4——unity中的圆角矩形shader

我们看p1,p2,p3,3个点到蓝色矩形的距离分别是p1的距离<半径，根号2倍半径>p2的距离>半径，p3的距离等于半径

所以p2在圆角矩形外，p1,p3在圆角矩形内部或边缘，我们将p2擦除掉

其中p3的距离恰好是 p3到4条直线的距离最小值

p1同理

而p2的距离不能再这样计算，而应该是计算p2到4个顶点距离的最小值



按这个算法只要算出所有外点中的点到蓝色矩形区域的距离，然后与半径判断大小，大于则discard就能得到圆角矩形


一开始我按照这个思路得出一个极端无脑的方法：


给定任意一点p，求p到4条直线，4个顶点的距离，然后在8个距离中求最小值作为最终的距离拿来与半径比较


兴奋地写完代码知道我错了，检查了很久才明白，像p3这种点，算出来的8个距离中，最小距离并不是到顶点的距离，而是到两条边的延长线的距离


于是最终8距离求最小值算法以失败告终


还是得老老实实分情况

那么有几种情况呢

其实只有1种，但是先按正常逻辑分为2种：

解读Unity中的CG编写Shader系列4——unity中的圆角矩形shader

我们来看绿色区域和紫色区域的外点们

1、当外点在紫色区域时，距离应是点到4顶点的距离最小值

2、当外点在绿色区域时，距离应是点到4条直线的距离最小值

按照这个思路那么我们可以对整个 坐标系内的任意点（x,y）进行判断：

1、如果点在白色区域或者绿色区域内，  还计算个毛线距离啊，肯定是不discard啊~~~~(之前我傻乎乎的还真去算了)


2、紫色区域内计算点到4顶点距离，然后取最小值，然后将大于0.1的部分剔除掉


最后我们需要将这个0.1作为变量提取出来，不能写死，这样可以在Inspector中方便调节，或者在script中去设置，也就是给我们的shader定义一个float或rang型的属性


最后代码为:


[csharp] view plain copy
 print?
  1. Shader "Custom/RoundRect" {  
  2.     Properties {  
  3.         //两种内容模式，图片模式  
  4.         _MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" {}  
  5.         //纯色模式  
  6.         //_MainColor ("Color", COLOR) = (1,1,1,1)  
  7.         //圆角半径，默认为0.1  
  8.         _RoundRadius("Radius",float) = 0.1  
  9.     }  
  10.     SubShader {  
  11.           
  12.         Pass{  
  13.             CGPROGRAM  
  14.  
  15.             #pragma fragment frag  
  16.              
  17.             #include "UnityCG.cginc"  
  18.             //获取3个属性 并传值到CG代码段  
  19.             sampler2D _MainTex;  
  20.             float _RoundRadius;  
  21.             float4 _MainColor;  
  22.               
  23.             //片段着色器输入结构体(可省略)  
  24.             struct FragInput{  
  25.                 float2 texcoord:TEXCOORD0;  
  26.                   
  27.             };  
  28.   
  29.             //片段着色器入口函数  
  30.             float4 frag(FragInput input) : COLOR  
  31.             {  
  32.                   
  33.                   
  34.                 float4 c=tex2D(_MainTex,input.texcoord);//将图片信息按坐标转换成颜色  
  35.                 //float4 c=_MainColor;  //纯色  
  36.                   
  37.                 //x,y两个变元，区间均为[0,1]  
  38.                 float x=input.texcoord.x;  
  39.                 float y=input.texcoord.y;  
  40.                   
  41.                 //4条直线的常数部分  
  42.                 float xt=1-_RoundRadius;  
  43.                 float xb=_RoundRadius;  
  44.                 float yl=_RoundRadius;  
  45.                 float yr=1-_RoundRadius;  
  46.                 //如果(x,y)不在4条直线构成的矩形中(上图的白色区域)  
  47.                 if(!(x<xt&&x>xb&&y>yl&&y<yr))  
  48.                 {  
  49.                   
  50.                     //如果(x.y)不在上图的绿色区域  
  51.                     if(!((x<xt&&x>xb) || (y>yl&&y<yr) ))  
  52.                         //数学不好，好像判断的复杂了，如果您可以直接写出紫色区域  
  53.                         //的不等式组那么可以简单点  
  54.                 {  
  55.                 //计算四个顶点的坐标  
  56.                 float2 plb=float2(_RoundRadius,_RoundRadius);  
  57.                 float2 plt=float2(_RoundRadius,1-_RoundRadius);  
  58.                 float2 prt=float2(1-_RoundRadius,1-_RoundRadius);  
  59.                 float2 prb=float2(1-_RoundRadius,_RoundRadius);  
  60.               
  61.                 //计算x,y分别到4个顶点的距离  
  62.                 float distlb=sqrt(pow((x-plb.x),2)+pow((y-plb.y),2));  
  63.                 float distlt=sqrt(pow((x-plt.x),2)+pow((y-plt.y),2));  
  64.                 float distrt=sqrt(pow((x-prt.x),2)+pow((y-prt.y),2));  
  65.                 float distrb=sqrt(pow((x-prb.x),2)+pow((y-prb.y),2));  
  66.                   
  67.                 //对4个距离取最小值  
  68.                 float dist=min(distlb,distlt);  
  69.                 dist=min(dist,distrt);  
  70.                 dist=min(dist,distrb);  
  71.                   
  72.                 //将大于半径的表面剔除  
  73.                 if(dist>_RoundRadius)  
  74.                         discard;  
  75.   
  76.                 }  
  77.                   
  78.                   
  79.                 }  
  80.   
  81.                 return c;  
  82.   
  83.             }  
  84.             ENDCG  
  85.         }  
  86.   
  87.           
  88.     }   
  89.     FallBack "Diffuse"  
  90. }  
解读Unity中的CG编写Shader系列4——unity中的圆角矩形shader


最后运行的效果，不同Radius不同尺寸的图片进行圆角矩形剔除


当radius设为0.25时我们可以得到一个圆，所以我们的RoundRadius属性可以设置为一个0.01~0.25的rang


由于我是windows系统，mac os下好像有点问题，不知道是不是省略了顶点着色器的问题，发现原因后再来补正

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