Cg Programming/Unity/Billboards广告牌

本教程介绍了广告牌技术。
它是基于章节“纹理球体”以及章节“顶点变换”。

广告牌

在计算机图形学中，广告牌是变换着的有纹理的矩形，这样它们可以总是跟视平面平行。因此，它们跟高速公路上的广告牌很相似，它们被旋转以达到最佳的可见性。但是，它们跟高速公路上的广告牌又不一样，因为它们会动态旋转以便可以提供最佳的可见性。

广告牌主要的用处在于用二维图像来替换复杂的三维模型。实际上，Unity也会使用广告牌来渲染草。此外，广告牌也通常被用来渲染二维精灵。在以上这两种应用中，至关重要的是广告牌总是跟视平面平行以维持一个三维形状的错觉，虽然只是一个二维的图像被渲染。

广告牌的顶点变换

跟章节“天空盒”类似，我们可以使用默认的立方体物对象来渲染一个广告牌。（要使用默认的四边形（GameObject–>3D Objects–>Quad）,你应该在代码中把减号改为加号。对于默认的平面（GameObject– > 3D Objects– > Plane）,你应该用z坐标替换y坐标。）基本的想法是用标准模型视图变换UNITY_MATRIX_MV把模型空间的原点(0, 0, 0, 1)变换到观察空间中去。（在齐次坐标系中所有点的第四个坐标都是1；参考章节“顶点变换”中的讨论。）观察空间只是一个世界空间的旋转版本，它的xy平面平行于章节“顶点变换”中讨论的观察平面。于是，我们就有了正确的空间来构造一个适当的旋转广告牌。我们从观察坐标中变换的原点减去x和y对象坐标（vertex.x和vertex.y），然后用投影矩阵UNITY_MATRIX_P变换这个结果：

            output.pos = mul(UNITY_MATRIX_P,               mul(UNITY_MATRIX_MV, float4(0.0, 0.0, 0.0, 1.0))              + float4(input.vertex.x, input.vertex.y, 0.0, 0.0));

为了让广告牌有不同的尺寸，我们添加着色器属性_ScaleX和_ScaleY来缩放对象坐标；于是，代码就变成了这样：

 output.pos = mul(UNITY_MATRIX_P,               mul(UNITY_MATRIX_MV, float4(0.0, 0.0, 0.0, 1.0))              + float4(input.vertex.x, input.vertex.y, 0.0, 0.0)              * float4(_ScaleX, _ScaleY, 1.0, 1.0));

除此之外，我们只需要设置纹理坐标：

   output.tex = input.tex;

然后片元着色器只在插值纹理坐标中查找颜色。

完整着色器代码

Shader "Cg  shader for billboards" {   Properties {      _MainTex ("Texture Image", 2D) = "white" {}      _ScaleX ("Scale X", Float) = 1.0      _ScaleY ("Scale Y", Float) = 1.0   }   SubShader {      Pass {            CGPROGRAM         #pragma vertex vert           #pragma fragment frag         // User-specified uniforms                     uniform sampler2D _MainTex;                 uniform float _ScaleX;         uniform float _ScaleY;         struct vertexInput {            float4 vertex : POSITION;            float4 tex : TEXCOORD0;         };         struct vertexOutput {            float4 pos : SV_POSITION;            float4 tex : TEXCOORD0;         };         vertexOutput vert(vertexInput input)          {            vertexOutput output;            output.pos = mul(UNITY_MATRIX_P,               mul(UNITY_MATRIX_MV, float4(0.0, 0.0, 0.0, 1.0))              + float4(input.vertex.x, input.vertex.y, 0.0, 0.0)              * float4(_ScaleX, _ScaleY, 1.0, 1.0));            output.tex = input.tex;            return output;         }         float4 frag(vertexOutput input) : COLOR         {            return tex2D(_MainTex, float2(input.tex.xy));            }         ENDCG      }   }}

总结

恭喜，你完成了本教程的学习。我们看到了：

• 为了渲染视图对齐的广告牌，如何变换及映射一个立方体。

扩展阅读

• 关于对象空间，世界空间，观察空间，模型视图矩阵以及投影矩阵，你应该阅读章节“顶点变换”。
• 关于纹理映射，你应该阅读章节“纹理球体”。

备注

为了避免渲染某些广告牌时的“闪烁”，必须要在Subshader中添加如下的标记：

Tags { "DisableBatching" = "True" }

译者注：
一些SubShader在使用批处理功能时会合并所有相关模型，并统一变换到世界空间中去，而这些模型的模型空间就会丢失。所以这里要用DisableBatching取消对该SubShader的批处理操作。