引言

在游戏开发中，阴影是创建真实感和深度感的重要元素。Unity作为一款流行的游戏引擎，提供了多种阴影技术，使得开发者在游戏中实现逼真的光照效果成为可能。本文将深入探讨Unity中的阴影接收机制，帮助开发者更好地理解和使用阴影，使角色在光照下更加立体。

阴影基础

什么是阴影？

阴影是由于物体阻挡光线而形成的区域。在现实世界中，阴影的存在使得物体具有形状和体积，增加了视觉深度。在游戏中，阴影同样扮演着重要的角色，它可以帮助玩家更好地识别场景中的物体和角色。

Unity中的阴影类型

Unity提供了多种阴影类型，包括：

  • 硬阴影：边缘清晰，通常用于表现强烈的灯光效果。
  • 软阴影：边缘模糊，模拟自然光线的阴影，更接近现实。
  • 点阴影：模拟点光源的阴影效果。
  • 区域阴影：模拟面光源的阴影效果。

阴影接收机制

阴影映射（Shadow Mapping）

阴影映射是Unity中最常用的阴影技术之一。它通过在场景中创建一个特殊的阴影贴图（Shadow Map），来模拟光源的照射效果。

工作原理

  1. 渲染场景：首先渲染出场景的深度信息。
  2. 生成阴影贴图：将场景的深度信息存储在阴影贴图中。
  3. 阴影贴图查询：在渲染物体时，使用阴影贴图查询物体与光源之间的距离，从而判断是否产生阴影。

代码示例

Shader "Custom/ShadowMapping"
{
    Properties
    {
        _MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
        _ShadowMap ("Shadow Map", 2D) = "white" {}
    }
    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;
            sampler2D _ShadowMap;
            float4 _MainTex_ST;

            v2f vert (appdata v)
            {
                v2f o;
                o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
                o.uv = TRANSFORM_TEX(v.uv, _MainTex);
                o.worldPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex).xyz;
                return o;
            }

            fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
            {
                // 查询阴影贴图
                fixed shadow = tex2D(_ShadowMap, i.uv).r;
                // 计算光照
                fixed4 col = tex2D(_MainTex, i.uv);
                return col * (1 - shadow);
            }
            ENDCG
        }
    }
}

Volumetric Shadows

Volumetric Shadows模拟光线在空间中传播的效果，使得阴影更加真实。它通过在场景中渲染出光线传播的路径，从而形成阴影。

工作原理

  1. 渲染光线传播路径：在场景中渲染出光线传播的路径。
  2. 计算阴影：根据光线传播路径计算物体的阴影。

Screen Space Shadows

Screen Space Shadows利用屏幕空间信息来计算阴影，它不需要渲染额外的阴影贴图，因此性能较好。

工作原理

  1. 计算屏幕空间法线：计算场景中每个像素的法线。
  2. 阴影贴图查询：在阴影贴图中查询每个像素的深度信息。
  3. 阴影计算：根据屏幕空间法线和阴影贴图深度信息计算阴影。

总结

阴影是游戏开发中不可或缺的元素，它可以帮助玩家更好地理解场景和角色。Unity提供了多种阴影技术，开发者可以根据需求选择合适的技术来实现逼真的光照效果。本文介绍了Unity中的阴影接收机制，包括阴影映射、Volumetric Shadows和Screen Space Shadows，帮助开发者更好地理解和使用阴影。