Unity Shader 之简单实现物体被黑洞吸收吞噬（或者从黑洞中出来）的效果

Unity Shader 之简单实现物体被黑洞吸收吞噬（或者从黑洞中出来）的效果

一、简单介绍

二、实现原理

三、注意事项

四、效果预览

五、实现步骤

六、关键代码

一、简单介绍

Shader Language的发展方向是设计出在便携性方面可以和C++、Java等相比的高级语言，“赋予程序员灵活而方便的编程方式”，并“尽可能的控制渲染过程”同时“利用图形硬件的并行性，提高算法效率”。

本文介绍，实现黑洞再任意位置，被吸收物体再任意位置，黑洞吸收吞噬的简单效果。

二、实现原理

1、通过脚本求得物体的距离黑洞的最近顶点和最远顶点；

2、传给shader，得到最近顶点和最远顶点的范围，并计算各顶点到最近顶点的距离归一化比；

3、在通过一个参数，来控制物体被黑洞吸收吞噬或生成的状态的程度；

三、注意事项

1、通过一个参数，来控制物体吸收或生成的状态的程度，范围是 0 - 2（如果小于2 最远的点吸收不到）；

2、因为控制参数再0-2范围，所以对超过黑洞的模型顶点做处理，让他一直处于黑洞位置；

3、_Control = sin(_Time.y * _Speed ) + 1; 用来代码模拟的，正式用的时候可以用其他方法代替；

4、注意顶点区分是世界坐标，还是模型坐标；

四、效果预览

五、实现步骤

原理图示：

具体步骤：

1、打开Unity，新建一个工程

2、在工程中，新建一个Shader，并新建对应材质，导入一张图片，再新建一个脚本来见识鼠标点击监控，并把相关信息传给shader

3、在场景中，添加两个 Sphere（一个作为黑洞）和 Capsule，适当布局

4、把材质给 Sphere 和 Capsule，并挂载脚本，把黑洞赋给脚本

5、运行场景，效果如上

六、关键代码

1、BlackHoleEffeck.cs

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using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class BlackHoleEffeck : MonoBehaviour
{

public Transform BlackHoleGO;

private float nearDistance = float.MaxValue;
private float farDistance = 0;

void Start()
{
Material mat = GetComponent<Renderer>().material;

Vector3 nearPos, farPos;
CalculateMinMaxY(out nearPos, out farPos);
mat.SetVector("_NearPos", nearPos);
mat.SetVector("_FarPos", farPos);
mat.SetVector("_BlackHolePos", BlackHoleGO.position);
}

/// <summary>
/// 计算模型距离黑洞的最近值顶点和最远值顶点
/// </summary>
/// <param name="nearPos"></param>
/// <param name="farPos"></param>
void CalculateMinMaxY(out Vector3 nearPos, out Vector3 farPos)
{
nearPos = Vector3.zero;
farPos = Vector3.zero;
Vector3[] vertices = GetComponent<MeshFilter>().mesh.vertices;

for (int i = 1; i < vertices.Length; i++)
{

Vector3 tmp = vertices[i] + transform.position;
float distance = Vector3.Distance(tmp, BlackHoleGO.position);
if (distance < nearDistance) {
nearDistance = distance;
nearPos = tmp;
}

if (distance > farDistance) {
farDistance = distance;
farPos = tmp;
}

}

}
}

2、ShaderBlackHole.shader

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Shader "Unlit/ShaderBlackHole"
{
Properties
{
_MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
_NearPos("Near Postion",Vector) =(0,0,0,0)
_FarPos("Far Position",Vector)=(0,0,0,0)
_Control("Control Squash",Range(0,2))=0
_Speed("Speed",Range(0,10))=1
_ObjectWorldPos("Object World Position",Vector)=(0,0,0,0)
_BlackHolePos("Black Hole Position",Vector)=(0,0,0,0)
}
SubShader
{
Tags { "RenderType"="Opaque" }
LOD 100

Pass
{
CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag

#include "UnityCG.cginc"

struct appdata{
float4 vertex:POSITION;
float2 uv:TEXCOORD0;
};

struct v2f{
float2 uv:TEXCOORD0;
float4 vertex:SV_POSITION;
float3 worldPos:TEXCOORD1;

};

sampler2D _MainTex;
float4 _MainTex_ST;

float3 _NearPos;
float3 _FarPos;
float3 _BlackHolePos;

float _Control;
float _Speed;
float rangeFar_Near;

// 求顶点到最高顶点的距离比例
float GetNormalizedDist(float3 worldPos){
// 加上在世界坐标的位置
worldPos = worldPos ;

// 最大最小范围
rangeFar_Near = length(_FarPos-_NearPos);

// 以最高顶点为黑洞吸收点开始点
float3 border = _NearPos;

// 求顶点据最高顶点的距离绝对值
float dist = length( worldPos-border);

//归一化距离值
float normalizedDist = saturate(dist/rangeFar_Near);

return normalizedDist;
}

v2f vert(appdata v){

v2f o;
o.uv = TRANSFORM_TEX(v.uv,_MainTex);

// 把顶点撞到世界坐标上
float3 worldPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex);

// 得到顶点距离顶部的比例
float normalizedDist = GetNormalizedDist(worldPos);

// sin 值范围为（-1，1），+1 使得范围再（0，2）周期变化
_Control = sin(_Time.y * _Speed ) + 1;

// 变化比例（至于为什么max 是因为变化normalizedDist 为0-1, _Control - 为负，说明未变化到，故取0，不然就，你可以试试不要 max 看看结果）
float val = max(0,_Control-normalizedDist);

float3 toBlackHole = mul(unity_WorldToObject, (_BlackHolePos - worldPos)).xyz;

float3 srcVertex = v.vertex.xyz;
// 向黑洞方向偏移顶点数值，渐渐被黑洞吸收
v.vertex.xyz += toBlackHole* val;

// 因为 val 的值会大于1，所以当顶点偏移到黑洞就一直保持
// length(v.vertex.xyz - srcVertex) 当前顶点偏移的值
// _BlackHolePos - worldPos 顶点到黑洞的最大值
// 故当当前顶点偏移的值大于顶点到黑洞的最大值，让顶点值设置为黑洞处
if(length(v.vertex.xyz - srcVertex) > length(_BlackHolePos - worldPos)){
v.vertex.xyz = srcVertex+ toBlackHole;
}

// 转到裁剪空间
o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);

return o;

}

fixed4 frag(v2f i):SV_Target{

fixed4 col = tex2D(_MainTex,i.uv);

return col;
}

ENDCG

}
}
}