Unity Shader动画：用代码绘制动态视觉效果

在Unity中，Shader是运行在GPU上的小程序，用于控制顶点和像素的渲染过程。通过编写自定义Shader，开发者可以创造出各种令人惊叹的动画效果，从简单的颜色变化到复杂的流体模拟。本文将探讨如何使用Unity Shader来实现动画效果。

Shader动画简介

Shader动画是指使用Shader代码来控制渲染过程中的动态变化，实现动画效果。这种方法的优势在于可以充分利用GPU的并行计算能力，从而实现高性能的动画渲染。

基础Shader动画概念

• 顶点动画：通过修改顶点位置实现动画。
• 片段动画：通过改变片段颜色或纹理坐标实现动画。

使用Shader实现基础动画

1. 创建Shader

在Unity中，创建一个新的Shader文件：

Shader "Custom/SimpleColorAnimation" {
    Properties {
        _Color ("Color", Color) = (1,1,1,1)
    }
    SubShader {
        Tags { "RenderType"="Opaque" }
        LOD 100

        Pass {
            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag
            #include "UnityCG.cginc"

            struct appdata {
                float4 vertex : POSITION;
            };

            struct v2f {
                float4 pos : SV_POSITION;
            };

            fixed4 _Color;

            v2f vert (appdata v) {
                v2f o;
                o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
                return o;
            }

            fixed4 frag (v2f i) : SV_Target {
                return _Color;
            }
            ENDCG
        }
    }
    FallBack "Diffuse"
}

2. 应用Shader到材质

创建一个新的材质，并将它应用到一个游戏对象上，然后选择你创建的Shader。

3. 编写动画逻辑

使用_Time变量来实现颜色随时间变化的动画效果：

fixed4 frag (v2f i) : SV_Target {
    float timeValue = _Time.y;
    fixed4 color = _Color * (0.5 + 0.5 * sin(timeValue));
    return color;
}

4. 实现顶点动画

在顶点着色器中修改顶点位置来实现形变动画：

v2f vert (appdata v) {
    v2f o;
    float4 vertex = v.vertex;
    float timeValue = _Time.y;
    vertex.x += 0.1 * sin(timeValue);
    o.pos = UnityObjectToClipPos(vertex);
    return o;
}

5. 使用纹理坐标实现动画

通过修改纹理坐标实现滚动纹理效果：

fixed4 frag (v2f i) : SV_Target {
    float2 uv = i.pos.xy / _ScreenParams.xy;
    float timeValue = _Time.y;
    uv.x += 0.1 * sin(timeValue);
    fixed4 col = tex2D(_MainTex, uv);
    return col;
}

6. 高级动画技术

使用数学函数和噪声函数实现更复杂的动画效果，如使用frac()函数和pnoise()函数。

7. 性能优化

• 避免过度使用Shader动画：Shader动画可能会消耗大量GPU资源。
• 使用LOD：为不同距离的物体使用不同复杂度的Shader。
• 合理使用纹理和着色器通道：减少纹理数量和着色器通道可以提高性能。

结语

Shader动画是Unity中实现动态视觉效果的强大工具。通过本文的介绍，你应该能够了解如何使用Shader来创建动画效果，并掌握一些基本的动画技巧和性能优化方法。