unity-shader-SignedDistanceField(SDF)

title: unity-shader-SignedDistanceField(SDF)
categories: Unity3d-Shader
tags: [unity, shader, sdf]
date: 2019-06-21 13:14:46
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unity-shader-SignedDistanceField(SDF)

前篇

• Signed Distance Field - https://zhuanlan.zhihu.com/p/26217154
• unity画个多边形如何用shader抗锯齿？ - https://www.zhihu.com/question/267382412
• Unity Anti-aliasing shader (SDF) - https://www.jianshu.com/p/2171db34ce58

Signed Distance Field : Signed，正负号，Distance，点到点的距离，Field，区域，其实就是 判断一个点是否在一个区域内

抗锯齿方面的使用

原理

利用的是 uv 值做的 SDF，多边形中心点，uv值为(0,0),边上的点uv值为(1,0)。这时候，从中心到边缘，uv的x值边缘为1，非边缘在0~1之间。这时候只要利用 uv.x在x和y方向上的偏导数来取出 几个像素做下边缘 alpha 模糊即可。

应为利用了 alpha 做混合, 所以渲染队列必须在 Transparent

参考测试工程中的 SignedDistanceField02.shader

• 模型 uv 分布

  

  所以可以考虑用多一套 uv 去存储这个值, 这里我直接用第一套

• 效果

  

  左下角的为 unity 内置的 quad, 正常的 方形uv分布.

• shader 代码

  需要注意的是 fwidth 是 dx11 的函数, 可以用 abs(ddx(x)) + abs(ddy(x)) 适用到其它平台

  复制代码Shader "test/sdf/SignedDistanceField02" { Properties { _MainTex ("Texture", 2D) = "white" {} _Width ("Width", Range(0.0001, 15)) = 5 } SubShader { Tags { "Queue"="Transparent" "RenderType"="Transparent" } ZWrite Off Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha Pass { CGPROGRAM #pragma vertex vert #pragma fragment frag #include "UnityCG.cginc" // #define fwidth(x) (abs(ddx(x)) + abs(ddy(x))) // fwidth 是 dx11 的函数, 可以这样定义才能使用到其它平台 struct appdata { float4 vertex : POSITION; float2 texcoord : TEXCOORD0; // float2 texcoord2 : TEXCOORD1; 可以考虑用多一套uv }; struct v2f { float4 pos : SV_POSITION; float2 uv : TEXCOORD0; }; sampler2D _MainTex; float4 _MainTex_ST; float _Width; v2f vert (appdata v) { v2f o; o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex); o.uv = TRANSFORM_TEX(v.texcoord, _MainTex); return o; } fixed4 frag (v2f IN) : COLOR { float smoothValue = 0; //fwidth 必须dx11. 因为是UI，可以用CPU算好一个像素的_Delta,用uniform传给GPU; float delta = _Width * fwidth(IN.uv.x);//fwidth(IN.uv.x); float v = IN.uv.x + delta; //if(v >= 1.0f){ // smoothValue = (v -1) / delta; //} smoothValue = step(1.0, v) * (v -1) / delta; float a = smoothstep(1, 0.0f, smoothValue); return float4(1, 1, 1, a); } ENDCG } } }

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  Shader "test/sdf/SignedDistanceField02"
  {
      Properties
      {
          _MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
          _Width ("Width", Range(0.0001, 15)) = 5
      }
      SubShader
      {
          Tags { 
              "Queue"="Transparent" 
              "RenderType"="Transparent" 
          }
  
          ZWrite Off
          Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha
  
          Pass
          {
              CGPROGRAM
              #pragma vertex vert
              #pragma fragment frag
  
              #include "UnityCG.cginc"
              // #define fwidth(x) (abs(ddx(x)) + abs(ddy(x))) // fwidth 是 dx11 的函数, 可以这样定义才能使用到其它平台
  
              struct appdata
              {
                  float4 vertex : POSITION;
                  float2 texcoord : TEXCOORD0;
                  // float2 texcoord2 : TEXCOORD1; 可以考虑用多一套uv
              };
  
              struct v2f
              {
                  float4 pos : SV_POSITION;
                  float2 uv : TEXCOORD0;
              };
  
              sampler2D _MainTex;
              float4 _MainTex_ST;
              float _Width;
  
              v2f vert (appdata v) {
                  v2f o;
                  o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
                  o.uv = TRANSFORM_TEX(v.texcoord, _MainTex);
                  return o;
              }
  
              fixed4 frag (v2f IN) : COLOR {
                  float smoothValue = 0;
                  //fwidth 必须dx11. 因为是UI，可以用CPU算好一个像素的_Delta,用uniform传给GPU;
                  float delta = _Width * fwidth(IN.uv.x);//fwidth(IN.uv.x);
                  float v = IN.uv.x + delta;
                  //if(v >= 1.0f){
                      // smoothValue = (v -1) / delta;
                  //}
                  smoothValue = step(1.0, v) * (v -1) / delta;
                  float a = smoothstep(1, 0.0f, smoothValue);
                  return float4(1, 1, 1, a);
              }
              ENDCG
          }
      }
  }
  

最后

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