Unity | 渡鸦避难所-5 | 角色和摄像机之间的遮挡物半透明

1 前言

角色在地图上移动到岩石后面时，完全被岩石遮挡，玩家只能看到岩石。这逻辑看起来没问题，但并不是玩家想要看到的画面，玩家更希望关注角色的状态

为了避免角色被遮挡，可以使用 Cinemachine Collider 功能，虚拟相机会自动避开障碍物，或者将角色和摄像机之间的障碍物做半透明处理，这两种方式的原理都是利用物理射线

这里使用障碍物半透明的方案，利用物理射线，检测角色和摄像机之间指定 Layer 的障碍物，改变其透明度，角色移动后，恢复其原本的透明度

2 设置 Layer

场景中的对象类型多种多样，我们仅希望岩石、树木等环境中的物体遮挡角色时，才改变其透明度。因此需要将对象分为不同的类型，利用 Unity 的 Layer 功能可以轻松实现该需求

Layer 定义哪些游戏对象可以与不同的功能以及彼此交互。它们主要有两种用途：由摄像机用来仅渲染场景的某一部分；由光源用来仅照亮场景的某些部分。但是，层也可以供射线投射用于选择性地忽略碰撞体或创建碰撞。更多信息请参阅文档：「https://docs.unity3d.com/cn/2021.2/Manual/Layers.html」

1 添加 Layer

这里偷个懒，只创建一个 Environment 层，就不再细分了

2 分配 Layer

将 Free_Forest 及其子对象均设置为 Environment 层

3 射线检测

在场景中从角色向摄像机投射一条射线，获取 Environment 层中所有命中的对象

脚本中获取 Environment 层的方式有两种

var layerMask = LayerMask.GetMask("Environment");

或者

var layerMask = 1 << LayerMask.NameToLayer("Environment");

通过角色和摄像机的位置计算出射线投射的方向和距离，利用 Physics.RaycastNonAlloc 来获取射线命中对象，相比 Physics.RaycastAll，此函数不会产生任何垃圾，毕竟在 FixedUpdate 中进行射线检测，应当尽量减少性能损耗

var size = Physics.RaycastNonAlloc(selfPosition, direction, this._raycastHits, rayDistance, layerMask);

获取命中对象中所有子节点的材质集合，和上一次命中的材质集合对比，改变其透明度

private void TransparentObjects()
{Vector3 selfPosition = transHead.position;Vector3 cameraPosition = _cameraTrans.position;var rayDistance = Vector3.Distance(selfPosition, cameraPosition);Vector3 direction = Vector3.Normalize(cameraPosition - selfPosition);Debug.DrawLine(selfPosition, cameraPosition, Color.red);var layerMask = LayerMask.GetMask("Environment");var size = Physics.RaycastNonAlloc(selfPosition, direction, this._raycastHits, rayDistance, layerMask);List<Material> materials = new List<Material>();for (int i = 0; i < size; i++){var meshRenderers = this._raycastHits[i].collider.GetComponentsInChildren<MeshRenderer>();foreach (var variable in meshRenderers){materials.AddRange(variable.materials);}}var transparentList = materials.Except(_materialList).ToList();var opaqueList = _materialList.Except(materials).ToList();foreach (var variable in transparentList){MaterialTransparent.SetMaterialTransparent(true, variable, 0.22f);}foreach (var variable in opaqueList){MaterialTransparent.SetMaterialTransparent(false, variable);}_materialList = materials;
}

4 更改透明度

由于性能等因素，默认情况下 3D 模型的材质是不支持更改透明度的。需要将材质的 Rendering Mode（对于内置渲染管线）或 Surface Type（对于 URP 或 HDRP）设置为 Transparent，才可以调整透明度相关的属性

这里我们需要更改的属性主要为：

• Surface Type：控制材质是否支持透明度，更多信息，请参阅文档： 「https://docs.unity3d.com/cn/Packages/com.unity.render-pipelines.high-definition@7.4/manual/Surface-Type.html」

  • Opaque：模拟没有光线穿透的全实体材质。

  • Transparent：模拟光线可以穿透的半透明材质，例如透明塑料或玻璃。选择 Transparent 会在 Surface Options 部分中显示更多属性，还会显示一个额外的 Transparency Inputs 部分

• Blend：确定 GPU 如何将片元着色器的输出与渲染目标进行合并，更多信息请参阅文档： 「https://docs.unity3d.com/cn/current/Manual/SL-Blend.html」

通过脚本更改 Surface Type 和 Blend 属性：

public class MaterialTransparent
{private enum SurfaceType{Opaque,Transparent}private enum BlendMode{Alpha,Premultiply,Additive,Multiply}public static void SetMaterialTransparent(bool transparent, Material material, float alpha = 1){if (transparent){material.SetFloat("_Surface", (float)SurfaceType.Transparent);material.SetFloat("_Blend", (float)BlendMode.Alpha);}else{material.SetFloat("_Surface", (float)SurfaceType.Opaque);}SetupMaterialBlendMode(material);Color color = material.color;color.a = alpha;material.color = color;}private static void SetupMaterialBlendMode(Material material){if (material == null){return;}bool alphaClip = material.GetFloat("_AlphaClip") == 1;if (alphaClip){material.EnableKeyword("_ALPHATEST_ON");}else{material.DisableKeyword("_ALPHATEST_ON");}SurfaceType surfaceType = (SurfaceType)material.GetFloat("_Surface");if (surfaceType == 0){material.SetOverrideTag("RenderType", "");material.SetInt("_SrcBlend", (int)UnityEngine.Rendering.BlendMode.One);material.SetInt("_DstBlend", (int)UnityEngine.Rendering.BlendMode.Zero);material.SetInt("_ZWrite", 1);material.DisableKeyword("_ALPHAPREMULTIPLY_ON");material.renderQueue = -1;material.SetShaderPassEnabled("ShadowCaster", true);}else{BlendMode blendMode = (BlendMode)material.GetFloat("_Blend");switch (blendMode){case BlendMode.Alpha:material.SetOverrideTag("RenderType", "Transparent");material.SetInt("_SrcBlend", (int)UnityEngine.Rendering.BlendMode.SrcAlpha);material.SetInt("_DstBlend", (int)UnityEngine.Rendering.BlendMode.OneMinusSrcAlpha);material.SetInt("_ZWrite", 0);material.DisableKeyword("_ALPHAPREMULTIPLY_ON");material.renderQueue = (int)UnityEngine.Rendering.RenderQueue.Transparent;material.SetShaderPassEnabled("ShadowCaster", false);break;case BlendMode.Premultiply:material.SetOverrideTag("RenderType", "Transparent");material.SetInt("_SrcBlend", (int)UnityEngine.Rendering.BlendMode.One);material.SetInt("_DstBlend", (int)UnityEngine.Rendering.BlendMode.OneMinusSrcAlpha);material.SetInt("_ZWrite", 0);material.EnableKeyword("_ALPHAPREMULTIPLY_ON");material.renderQueue = (int)UnityEngine.Rendering.RenderQueue.Transparent;material.SetShaderPassEnabled("ShadowCaster", false);break;case BlendMode.Additive:material.SetOverrideTag("RenderType", "Transparent");material.SetInt("_SrcBlend", (int)UnityEngine.Rendering.BlendMode.One);material.SetInt("_DstBlend", (int)UnityEngine.Rendering.BlendMode.One);material.SetInt("_ZWrite", 0);material.DisableKeyword("_ALPHAPREMULTIPLY_ON");material.renderQueue = (int)UnityEngine.Rendering.RenderQueue.Transparent;material.SetShaderPassEnabled("ShadowCaster", false);break;case BlendMode.Multiply:material.SetOverrideTag("RenderType", "Transparent");material.SetInt("_SrcBlend", (int)UnityEngine.Rendering.BlendMode.DstColor);material.SetInt("_DstBlend", (int)UnityEngine.Rendering.BlendMode.Zero);material.SetInt("_ZWrite", 0);material.DisableKeyword("_ALPHAPREMULTIPLY_ON");material.renderQueue = (int)UnityEngine.Rendering.RenderQueue.Transparent;material.SetShaderPassEnabled("ShadowCaster", false);break;}}}
}

5 透明效果

最终效果如下图所示，角色走到岩石后面时，岩石呈现半透明状态