[Unity3D]Unity3D游戲開發之在3D場景中選擇物體並顯示輪廓效果

       大家好，我是秦元培，歡迎大家關注我的博客，我的博客地址是blog.csdn.net/qinyuanpei。

       在《仙劍奇俠傳》、《古劍奇譚》等游戲中，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態、為我方角色添加血量、選擇要攻擊的敵人等，通常我們使用鼠標來選擇一個目標物體，當鼠標移動到目標物體上時，目標物體將顯示輪廓線，此時就表示當前物體被選中，我們能夠在此基礎上為游戲物體進行一系列的操作。那么，這一功能怎樣在Unity3D中實現呢？首先我們能夠將問題分解為兩個子問題：第一，怎樣確定物體是否被選中；第二，物體被選中后怎樣清晰地傳達給用戶。如圖是古劍奇譚和仙劍奇俠傳的戰斗畫面：

       接下來，我們分別來解決這兩個問題。對於第一個問題，我們能夠採取射線檢測的方法，即從攝像機向鼠標所在的位置發射射線，假設該射線擊中了游戲場景中的物體，我們就覺得該物體被選中了。對於第二個問題，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 即着色器來實現更改材質的渲染方法。Unity3D內置了6類着色器，從簡單的VertexLit到復雜的帶有 高光的視差凹凸貼圖(Parallax Bumped with Specular),共30個。當中：

      1、Normal：適用於不透明的物體

      2、Transparent：適用於半透明的物體，透明度由貼圖的alpha通道決定

      3、TransparentCutOut：適用於某些部分透明，某些部分不透明的物體

      4、Self-Illuminated：適用於須要自發光的物體

      5、Reflective：適用於須要反射環境光的物體

      6、Lightmapped：適用於須要加入光照貼圖及相應的UV坐標數值

      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、用於渲染的頂點及片段着色程序、材質中調整的顏色以及各種數值設定。而相相應地，材質決定我們將使用那些貼圖來渲染、使用哪些顏色渲染等。在今天的文章中，我們將定義以下的着色器代碼：

Shader "Custom/BoundryShader" {
Properties {
        //定義材質的顏色為白色
		_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顏色
		//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"
}

         對於着色器程序的編寫，我們此時能夠先放在一邊，這里我們着重來學習怎樣使用着色器來實現不同的渲染效果。我們新建一個材質，將該材質的着色器設置為我們這里編寫的着色器，如圖：

      好，在准備好材質后，我們就能夠正式開始今天的內容啦，我們創建一個簡單的場景：

      注意到這里的物體時沒有輪廓線的，由於我們這里使用的是默認材質Default-Diffuse。那么，接下來，我們通過編程的方式來動態更換材質，這樣就能夠實現不同的渲染效果，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;
	//使用顯示輪廓的高級材質
	public Material mAdvanceMat;
	//默認材質
	public Material mDefaultMat;
	

	void Update () 
	{
	   //獲取鼠標位置
	   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")
		  {
			 //將當前選中的對象材質換成帶輪廓線的材質
			 mHit.collider.gameObject.renderer.material=mSimpleMat;
			 //將未選中的對象材質換成默認材質
			 GameObject.Find("Sphere").renderer.material=mDefaultMat;
			 //設置提示信息
			 GameObject.Find("GUIText").guiText.text="當前選擇的對象是:Cube";
		  }
		  //Sphere
		  if(mHit.collider.gameObject.tag=="Sphere")
		  {
			 //將當前選中的對象材質換成帶輪廓線的材質
			 mHit.collider.gameObject.renderer.material=mSimpleMat;
			 //將未選中的對象材質換成默認材質
			 GameObject.Find("Cube").renderer.material=mDefaultMat;
			 //設置提示信息
			 GameObject.Find("GUIText").guiText.text="當前選擇的對象是:Sphere";
		  }
		  //Person
		  if(mHit.collider.gameObject.tag=="Person")
		  {
			 //由於人物模型的材質較為復雜，所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，各自是適用於簡單物體(如Cube等）的帶輪廓線的材質，適用於復雜物體(如人物模型）的帶輪廓線的材質( 本文未實現)、適用於簡單物體的默認材質。主要原理就是我們在文章開頭就提到過的射線檢驗方法。我們將這個腳本綁定到游戲場景中的物體上，設置好tag后就能夠執行程序了，我們一起來看看程序的效果吧！

         這就是我們今天想要實現的效果啦，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，這樣的需求在游戲里還是比較多的啊，哈哈。那么，對於復雜的人物模型怎么辦呢？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文件，是不是會有些繁瑣呢？那么請大家關注我的博客，我們將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，而在於它的靈秀。

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