[Unity3D]Unity3D遊戲開發之在3D場景中選擇物體并顯示輪廓效果

       在《仙劍奇俠傳》、《古劍奇譚》等遊戲中，常常須要玩家在一個3D場景中選取場景中的物體。比方為我方角色加入狀态、為我方角色添加血量、選擇要攻擊的敵人等，通常我們使用滑鼠來選擇一個目标物體，當滑鼠移動到目标物體上時，目标物體将顯示輪廓線，此時就表示目前物體被選中，我們能夠在此基礎上為遊戲物體進行一系列的操作。那麼，這一功能怎樣在Unity3D中實作呢？首先我們能夠将問題分解為兩個子問題：第一，怎樣确定物體是否被選中；第二，物體被選中後怎樣清晰地傳達給使用者。如圖是古劍奇譚和仙劍奇俠傳的戰鬥畫面：

       接下來，我們分别來解決這兩個問題。對于第一個問題，我們能夠採取射線檢測的方法，即從錄影機向滑鼠所在的位置發射射線，假設該射線擊中了遊戲場景中的物體，我們就覺得該物體被選中了。對于第二個問題，我們須要讓物體的輪廓線顯示出來，這是我們今天着重要研究的地方。在Unity3D中我們能夠通過Shader 即着色器來實作更改材質的渲染方法。Unity3D内置了6類着色器，從簡單的VertexLit到複雜的帶有 高光的視差凹凸貼圖(Parallax Bumped with Specular),共30個。當中：

      1、Normal：适用于不透明的物體

      2、Transparent：适用于半透明的物體，透明度由貼圖的alpha通道決定

      3、TransparentCutOut：适用于某些部分透明，某些部分不透明的物體

      4、Self-Illuminated：适用于須要自發光的物體

      5、Reflective：适用于須要反射環境光的物體

      6、Lightmapped：适用于須要加入光照貼圖及相應的UV坐标數值

      從一般的意義上來說，着色器定義了渲染物體的方法、材質中指定的貼圖、用于渲染的頂點及片段着色程式、材質中調整的顔色以及各種數值設定。而相相應地，材質決定我們将使用那些貼圖來渲染、使用哪些顔色渲染等。在今天的文章中，我們将定義以下的着色器代碼：

Shader "Custom/BoundryShader" {
Properties {
        //定義材質的顔色為白色
    _Color ("Main Color", Color) = (1,1,1,1)
    //定義材質的輪廓線為黑色
    _OutlineColor ("Outline Color", Color) = (0,0,0,1)  //改變這個能改變輪廓邊的顔色
    //定義線寬
    _Outline ("Outline width", Range (0.0, 0.03)) = 0.001 //改變這個能改變輪廓邊的粗細
    _MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" { }
  }

CGINCLUDE
#include "UnityCG.cginc"

struct appdata {
  float4 vertex : POSITION;
  float3 normal : NORMAL;
};

struct v2f {
  float4 pos : POSITION;
  float4 color : COLOR;
};

uniform float _Outline;
uniform float4 _OutlineColor;

v2f vert(appdata v) {
  // just make a copy of incoming vertex data but scaled according to normal direction
  v2f o;
  o.pos = mul(UNITY_MATRIX_MVP, v.vertex);

  float3 norm   = mul ((float3x3)UNITY_MATRIX_IT_MV, v.normal);
  float2 offset = TransformViewToProjection(norm.xy);

  o.pos.xy += offset * o.pos.z * _Outline;
  o.color = _OutlineColor;
  return o;
}
ENDCG

  SubShader {
    Tags { "Queue" = "Transparent" }

    // note that a vertex shader is specified here but its using the one above
    Pass {
      Name "OUTLINE"
      Tags { "LightMode" = "Always" }
      Cull Off
      ZWrite Off
      ZTest Always
      ColorMask RGB // alpha not used

      // you can choose what kind of blending mode you want for the outline
      Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha // Normal
      //Blend One One // Additive
      //Blend One OneMinusDstColor // Soft Additive
      //Blend DstColor Zero // Multiplicative
      //Blend DstColor SrcColor // 2x Multiplicative

CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag

half4 frag(v2f i) :COLOR {
  return i.color;
}
ENDCG
    }

    Pass {
      Name "BASE"
      ZWrite On
      ZTest LEqual
      Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha
      Material {
        Diffuse [_Color]
        Ambient [_Color]
      }
      Lighting On
      SetTexture [_MainTex] {
        ConstantColor [_Color]
        Combine texture * constant
      }
      SetTexture [_MainTex] {
        Combine previous * primary DOUBLE
      }
    }
  }

  SubShader {
    Tags { "Queue" = "Transparent" }

    Pass {
      Name "OUTLINE"
      Tags { "LightMode" = "Always" }
      Cull Front
      ZWrite Off
      ZTest Always
      ColorMask RGB

      // you can choose what kind of blending mode you want for the outline
      Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha // Normal
      //Blend One One // Additive
      //Blend One OneMinusDstColor // Soft Additive
      //Blend DstColor Zero // Multiplicative
      //Blend DstColor SrcColor // 2x Multiplicative

      CGPROGRAM
      #pragma vertex vert
      #pragma exclude_renderers gles xbox360 ps3
      ENDCG
      SetTexture [_MainTex] { combine primary }
    }

    Pass {
      Name "BASE"
      ZWrite On
      ZTest LEqual
      Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha
      Material {
        Diffuse [_Color]
        Ambient [_Color]
      }
      Lighting On
      SetTexture [_MainTex] {
        ConstantColor [_Color]
        Combine texture * constant
      }
      SetTexture [_MainTex] {
        Combine previous * primary DOUBLE
      }
    }
  }

  Fallback "Diffuse"
}      

         對于着色器程式的編寫，我們此時能夠先放在一邊，這裡我們着重來學習怎樣使用着色器來實作不同的渲染效果。我們建立一個材質，将該材質的着色器設定為我們這裡編寫的着色器，如圖：

      好，在準備好材質後，我們就能夠正式開始今天的内容啦，我們建立一個簡單的場景：

      注意到這裡的物體時沒有輪廓線的，由于我們這裡使用的是預設材質Default-Diffuse。那麼，接下來，我們通過程式設計的方式來動态更換材質，這樣就能夠實作不同的渲染效果，編寫以下的腳本：

using UnityEngine;
using System.Collections;

public class ShowBoundry : MonoBehaviour {

  //使用顯示輪廓的簡單材質
  public Material mSimpleMat;
  //使用顯示輪廓的進階材質
  public Material mAdvanceMat;
  //預設材質
  public Material mDefaultMat;


  void Update () 
  {
     //擷取滑鼠位置
     Vector3 mPos=Input.mousePosition;
     //向物體發射射線
     Ray mRay=Camera.main.ScreenPointToRay(Input.mousePosition);
     RaycastHit mHit;
     //射線檢驗
     if(Physics.Raycast(mRay,out mHit))
     {
      //Cube
      if(mHit.collider.gameObject.tag=="Cube")
      {
       //将目前選中的對象材質換成帶輪廓線的材質
       mHit.collider.gameObject.renderer.material=mSimpleMat;
       //将未選中的對象材質換成預設材質
       GameObject.Find("Sphere").renderer.material=mDefaultMat;
       //設定提示資訊
       GameObject.Find("GUIText").guiText.text="目前選擇的對象是:Cube";
      }
      //Sphere
      if(mHit.collider.gameObject.tag=="Sphere")
      {
       //将目前選中的對象材質換成帶輪廓線的材質
       mHit.collider.gameObject.renderer.material=mSimpleMat;
       //将未選中的對象材質換成預設材質
       GameObject.Find("Cube").renderer.material=mDefaultMat;
       //設定提示資訊
       GameObject.Find("GUIText").guiText.text="目前選擇的對象是:Sphere";
      }
      //Person
      if(mHit.collider.gameObject.tag=="Person")
      {
       //由于人物模型的材質較為複雜，是以不能使用這樣的方法
      }
     }

  }
}      

       在上面的這段腳本中，首先我們指定了三個材質，各自是适用于簡單物體(如Cube等）的帶輪廓線的材質，适用于複雜物體(如人物模型）的帶輪廓線的材質( 本文未實作)、适用于簡單物體的預設材質。主要原理就是我們在文章開頭就提到過的射線檢驗方法。我們将這個腳本綁定到遊戲場景中的物體上，設定好tag後就能夠執行程式了，我們一起來看看程式的效果吧！

         這就是我們今天想要實作的效果啦，通過今天的文章我們能夠實如今3D場景中對一個物體的選取，這樣的需求在遊戲裡還是比較多的啊，哈哈。那麼，對于複雜的人物模型怎麼辦呢？模型通常會有非常多張貼圖，假設我們針對每一張貼圖再去制作與之相應的材質檔案，是不是會有些繁瑣呢？那麼請大家關注我的部落格，我們将在下一篇文章中為大家揭曉。好了，老規矩，為大家送上一句充滿力量的話，早安！

    每日箴言 ：人生就像一座山，重要的不是它的高低，而在于它的靈秀。