Unity 2D Light (4) - 平行光

平行光

2D这里主要是指有高度的光，即限定了影子的长度。

Shadow Mesh

限定影子长度生成的Mesh有不少种，能够根据实际状况，选择不一样的方案。

• 平移Sprite顶点（自动生成的Sprite Vertex 或者 Custome Physics Shape 顶点），而后使用凸包造成新的影子外形。
• 使用相同的Sprite Renderer渲染影子，在Shader里进行旋转拉伸等操做。
• 其余：直接复制平移Sprite而后颜色置黑（如浮空物体）；加一个单独的影子贴图（如一个椭圆的影子贴图放在物体下面）；等等。

平移Sprite顶点

在c#脚本里遍历Sprite生成Mesh数据。生成一个Mesh绘制影子，只有一个Draw Call。

1. 根据选择获取Sprite顶点（默认或Custome Physics Shape）
2. 按照光方向平移顶点

3. 使用凸包算法获取凸点，保存为Mesh的数据

4. 软阴影能够在Mesh外面包一个Mesh，使用一张渐变纹理绘制软阴影。用UV或Tangent等通道保存渐变贴图的UV，内围点为0，外围点为1。

5. 合并全部数据生成一个Shadow Mesh

使用Custome Physics Shape和默认顶点的结果：

Shader里进行旋转拉伸贴图

遍历Srpite使用Sprite原来的Sprite Renderer加上阴影的Shader绘制阴影。每一个Sprite都须要一个Draw Call。这样作主要是由于须要使用Sprite贴图的Alpha通道绘制影子外形。

若是合并使用一个Draw Call绘制，阴影的外形很差控制（使用默认Sprite顶点基本上效果会不好）。可使用cutom outline或者cutom physics shape生成相对细致的外形，属于空间换时间的作法。

1. C#脚本中指定Sprite Renderer（主要是须要主贴图），旋转所用的根顶点，旋转弧度，拉伸长度
2. 在顶点着色器里进行顶点旋转拉伸，按任意方向拉伸算法参考Scaling along the cardinal axes

// c#
// 旋转所用的根顶点，取中间接近底部的顶点
// 兼容旋转缩放
var matrix = Matrix4x4.TRS(caster.transform.position, caster.transform.rotation, caster.transform.localScale);
var rootPos = (Vector2)(matrix * new Vector4(0f, -0.45f, 0, 1)); // Sprite过大也可使用spriteRenderer.bounds.size.y，实际上手动指定比较好
rootPos = caster.transform.InverseTransformPoint(rootPos); 

// shader
// 二维按任意方向拉伸
float2 scaleByDir(float2 p, float radian, float k){
	float2 dir = float2(cos(radian), sin(radian));
	float2 r1 = float2(1 + (k - 1) * dir.x * dir.x, (k - 1) * dir.x * dir.y);
    float2 r2 = float2((k - 1) * dir.x * dir.y, 1 + (k - 1) * dir.y * dir.y);
    return float2(r1.x * p.x + r1.y * p.y, r2.x * p.x + r2.y * p.y);
}

旋转根部的瑕疵

解决方法能够是使用一张底部是圆形的Mask贴图，这样旋转的时候就看不出来瑕疵。我以为是一种比较好的方法，Mask贴图还可用来作软阴影（未验证）。

另外一种是底部uv.y比较小的时候不进行旋转拉伸。

大于180°时，下面会消失。是由于底部不旋转，其余地方旋转大于180°时致使三角面片反了。大于180°将底部x坐标置反便可。

可是旋转角度接近与0°和180°时底部太小处理起来比较麻烦，除了手动加一个圆形阴影想不出来什么好的处理方法。相对来讲仍是使用一个阴影Mask贴图比较方便。

阴影覆盖贴图处理

阴影会将Sprite自己覆盖掉。

由于覆盖地方彻底贴合Sprite，因此除了每一个Sprite在渲染阴影后再渲一遍将覆盖地方去除，目前想不其余好的方法。

// 将alpha置反，混合时取最小便可
BlendOp Min
Blend One OneMinusDstColor
frag {
    fixed alpha = tex2D(_MainTex, i.uv).a;
	fixed4 col = 1 - alpha;
	col.a = 1;
	return col;
}

阴影衰减

简单点计算顶点与以前旋转用的点的距离而后使用1.0 - saturate(distance * _ShadowFalloff)求出衰减便可。

源码

link

参考

拉伸矩阵：https://www.mauriciopoppe.com/notes/computer-graphics/transformation-matrices/scale/