【Unity3D】水面特效 - tw511教學網

1 前言

水波特效中通過螢幕後處理實現了環形水波效果，本文通過 Shader Graph 實現了模擬水面特效，包含以下特效細節。Shader Graph 基礎知識詳見→Shader Graph簡介、Shader Graph節點、程式紋理簡單應用。

深水區和淺水區顏色差異；
水面有波紋，並且在移動；
水面起伏波動；
水面邊緣有水泡；
水中物體因折射而扭動。

本文完整資源詳見→Unity3D水面特效。

2 水面特效實現

由於本文需要使用 Scene Color 節點的顏色緩衝區資訊模擬水面折射現象，而 Scene Color 節點只能在 URP 或 HDRP 管線下才能正常工作（詳見→Shader Graph節點），因此本文選擇在 URP 管線下實現模擬水面特效。

2.1 場景搭建及環境設定

1）場景搭建

在 URP 專案中搭建場景如下。

說明：水面模型是一個長方形，並且網格不能太稀疏，否則對頂點的上下波動將不太自然。

2）設定 Universal Render Pipeline Asset

由於實驗中使用了 Scene Depth 和 Scene Color 節點獲取深度緩衝區和顏色緩衝區資訊，需要在 Universal Render Pipeline Asset 中勾選 Depth Texture 和 Opaque Texture，如下。

3）主圖設定

由於水面是透明的，需要在主圖的 Graph Settings 中將 Surface Type 屬性設定 Transparent，並且取消勾選 Cast Shadows（投射陰影）和 Receive Shadows（接受陰影）如下。

2.2 水面 Shader Graph

1）主圖

Water.shadergraph

WaterDepth、FinalWaterColor、WaterNormal、WaterPosition 都是自定義節點，釋義如下，Smoothness 用於調整水面光滑度。

WaterDepth 節點：水面到水底的深度計算；
FinalWaterColor 節點：水面最終的顏色（混合深淺水顏色、泡沫顏色、背景折射顏色）；
WaterNormal 節點：水面法線；
WaterPosition 節點：水面座標。

2）WaterDepth 子圖

WaterDepth.shadersubgraph

說明：WaterDepth 子圖用於計算水面深度；Scene Depth 節點用於獲取不透明物體的深度值（水底深度），Screen Position 節點輸出的 w 分量是水面的深度，兩者相減就是水面到水底的深度值。SubtractDepth、DepthStrength 釋義如下。

SubtractDepth：深度減去的引數，其值越大淺水區越大；
DepthStrength：深度加強的引數，其值越大淺水區越小。

如果將 Water Depth 子圖的輸出直接連到主圖片元著色器的 Base Color 上，顯示效果如下。從圖中可以看到，Water Depth 節點能夠較好得識別物體的邊緣。

3）FinalWaterColor 子圖

FinalWaterColor.shadersubgraph

說明：FinalWarterColor 子圖用於計算水面最終的顏色（混合深淺水顏色、泡沫顏色、背景折射顏色），WaterColor 節點用於計算水面顏色（混合深淺水顏色、泡沫顏色），WaterRefraction 節點用於計算背景折射顏色。

4）WaterColor 子圖

WaterColor.shadersubgraph

說明：WaterColor 子圖用於計算水面顏色（混合深淺水顏色、泡沫顏色），BubbleColor 節點用於計算泡沫顏色，ShallowColor、DeepColor、WaterDepth 的釋義如下。

ShallowColor：淺水區的顏色；
DeepColor：深水區的顏色；
WaterDepth：水面到水底的深度，用於混合深水區和淺水區的顏色。

5）BubbleColor 子圖

BubbleColor.shadersubgraph

說明：BubbleColor 子圖用於計算泡沫顏色，BubbleSpeed、BubbleDensity、BubbleFilter1、BubbleFilter2、BubbleBrightness、WaterDepth 的釋義如下。

BubbleSpeed：水泡移動的速度；
BubbleDensity：水泡的密度，其值越大水泡越小且越密集；
BubbleFilter1：水泡過濾引數，其值越大，水泡越稀疏；
BubbleFilter2：水泡過濾引數，其值越大，水泡越稀疏；
BubbleBrightness：水泡亮度；
WaterDepth：水面到水底的深度，用於過濾氣泡，只有淺水區才有氣泡。

6）WaterNormal 子圖

WaterNormal.shadersubgraph

說明：WaterNormal 子圖用於計算水面法線，NormalStrength、WaterDepth 的釋義如下。

NormalStrength：法線最大強度；
WaterDepth：水面到水底的深度，用於調整法線強度，深水區波紋較深，淺水區波紋較淺。

7）WaterPosition 子圖

WaterPosition.shadersubgraph

說明：WaterPosition 子圖用於模擬水面起伏效果，通過調整頂點座標的 y 分量實現，WaveHeight 用於調整水面起伏的最大高度。由於 WaterPosition 子圖的輸出連在頂點著色器上，而 WaterDepth 是在片元著色器中計算的，因此不能使用 WaterDepth 對 WaveHeight 進行混合（即深水區水面起伏大，淺水區水面起伏小）。

8）WaterRefraction 子圖

WaterRefraction.shadersubgraph

說明：WaterRefraction 子圖用於計算背景折射顏色，通過對顏色緩衝區的紋理進行隨機偏移取樣實現，折射的 Shader 實現詳見→反射和折射。RefractionStrength 用於調整折射偏移強度，Screen Position 節點用於獲取螢幕頂點的 uv 座標，Scene Color 節點（類似於 Shader 中的 GrabPass）用於獲取顏色緩衝區紋理（僅在 URP 或 HDRP 管線下才能正常工作），節點詳見→Shader Graph節點。

2.3 執行效果

宣告：本文轉自【Unity3D】水面特效。