シェーダーでz-depthをどのように記述しますか？
このシェーダー（最後のコード）は、レイマーチングを使用して手続き型ジオメトリをレンダリングします。
ただし、画像（上）では、背景の立方体がピンク色の塗りつぶしを部分的に覆っているはずです。これが原因ではありません：
struct fragmentOutput {
float4 color : SV_Target;
float zvalue : SV_Depth;
};
fragmentOutput frag(fragmentInput i) {
fragmentOutput o;
...
o.zvalue = IF(output[1] > 0, 0, 1);
}
ただし、ここで深度値を正しく生成して、レイマーチされたソリッドがシーン内の他のジオメトリを覆い隠す/覆い隠さないようにする方法を理解することはできません。
ここに実用的な例があるので、それが可能であることを私は知っています： https://github.com/i-saint/RaymarchingOnUnity5 （関連する日本語ブログ http：//i-saint.hatenablog .com / ）
しかし、それは日本語であり、ほとんど文書化されておらず、非常に複雑です。
私は同じものの非常に単純化されたバージョンを探しています。
シェーダーでは、現在フラグメントプログラム行を使用しています。
float2 output = march_raycast(i.worldpos, i.viewdir, _far, _step);
クワッドに必要なカメラ（このシェーダーが接続されている）の入力ポイントpを出力float2（密度、距離）にマップします。ここで、distanceはクワッドから手続き面の「ポイント」までの距離です。
問題は、それを有用な方法で深度バッファーにマップするにはどうすればよいかということです。
完全なシェーダーはここにあります。これを使用するには、球が0,0,0で、サイズが50以上の新しいシーンを作成し、シェーダーを割り当てます。
Shader "Shaders/Raymarching/BasicMarch" {
Properties {
_Sun ("Sun", Vector) = (0, 0, 0, 0)
_far ("Far Depth Value", Float) = 20
_edgeFuzz ("Edge fuzziness", Range(1, 20)) = 1.0
_lightStep ("Light step", Range(0.1, 5)) = 1.0
_step ("Raycast step", Range(0.1, 5)) = 1.0
_dark ("Dark value", Color) = (0, 0, 0, 0)
_light ("Light Value", Color) = (1, 1, 1, 1)
[Toggle] _debugDepth ("Display depth field", Float) = 0
[Toggle] _debugLight ("Display light field", Float) = 0
}
SubShader {
Tags {"Queue"="Transparent" "IgnoreProjector"="True" "RenderType"="Transparent"}
Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha
Pass {
CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
#pragma target 3.0
#include "UnityCG.cginc"
#include "UnityLightingCommon.cginc" // for _LightColor0
#define IF(a, b, c) lerp(b, c, step((fixed) (a), 0));
uniform float _far;
uniform float _lightStep;
uniform float3 _Sun;
uniform float4 _light;
uniform float4 _dark;
uniform float _debugDepth;
uniform float _debugLight;
uniform float _edgeFuzz;
uniform float _step;
/**
* Sphere at Origin c, size s
* @param center_ The center of the sphere
* @param radius_ The radius of the sphere
* @param point_ The point to check
*/
float geom_soft_sphere(float3 center_, float radius_, float3 point_) {
float rtn = distance(center_, point_);
return IF(rtn < radius_, (radius_ - rtn) / radius_ / _edgeFuzz, 0);
}
/**
* A rectoid centered at center_
* @param center_ The center of the cube
* @param halfsize_ The halfsize of the cube in each direction
*/
float geom_rectoid(float3 center_, float3 halfsize_, float3 point_) {
float rtn = IF((point_[0] < (center_[0] - halfsize_[0])) || (point_[0] > (center_[0] + halfsize_[0])), 0, 1);
rtn = rtn * IF((point_[1] < (center_[1] - halfsize_[1])) || (point_[1] > (center_[1] + halfsize_[1])), 0, 1);
rtn = rtn * IF((point_[2] < (center_[2] - halfsize_[2])) || (point_[2] > (center_[2] + halfsize_[2])), 0, 1);
rtn = rtn * distance(point_, center_);
float radius = length(halfsize_);
return IF(rtn > 0, (radius - rtn) / radius / _edgeFuzz, 0);
}
/**
* Calculate procedural geometry.
* Return (0, 0, 0) for empty space.
* @param point_ A float3; return the density of the solid at p.
* @return The density of the procedural geometry of p.
*/
float march_geometry(float3 point_) {
return
geom_rectoid(float3(0, 0, 0), float3(7, 7, 7), point_) +
geom_soft_sphere(float3(10, 0, 0), 7, point_) +
geom_soft_sphere(float3(-10, 0, 0), 7, point_) +
geom_soft_sphere(float3(0, 0, 10), 7, point_) +
geom_soft_sphere(float3(0, 0, -10), 7, point_);
}
/** Return a randomish value to sample step with */
float Rand(float3 seed) {
return frac(sin(dot(seed.xyz ,float3(12.9898,78.233,45.5432))) * 43758.5453);
}
/**
* March the point p along the cast path c, and return a float2
* which is (density, depth); if the density is 0 no match was
* found in the given depth domain.
* @param point_ The Origin point
* @param cast_ The cast vector
* @param max_ The maximum depth to step to
* @param step_ The increment to step in
* @return (denity, depth)
*/
float2 march_raycast(float3 point_, float3 cast_, float max_, float step_) {
float Origin_ = point_;
float depth_ = 0;
float density_ = 0;
int steps = floor(max_ / step_);
for (int i = 0; (density_ <= 1) && (i < steps); ++i) {
float3 target_ = point_ + cast_ * i * step_ + Rand(point_) * cast_ * step_;
density_ += march_geometry(target_);
depth_ = IF((depth_ == 0) && (density_ != 0), distance(point_, target_), depth_);
}
density_ = IF(density_ > 1, 1, density_);
return float2(density_, depth_);
}
/**
* Simple lighting; raycast from depth point to light source, and get density on path
* @param point_ The Origin point on the render target
* @param cast_ The original cast (ie. camera view direction)
* @param raycast_ The result of the original raycast
* @param max_ The max distance to cast
* @param step_ The step increment
*/
float2 march_lighting(float3 point_, float3 cast_, float2 raycast_, float max_, float step_) {
float3 target_ = point_ + cast_ * raycast_[1];
float3 lcast_ = normalize(_Sun - target_);
return march_raycast(target_, lcast_, max_, _lightStep);
}
struct fragmentInput {
float4 position : SV_POSITION;
float4 worldpos : TEXCOORD0;
float3 viewdir : TEXCOORD1;
};
struct fragmentOutput {
float4 color : SV_Target;
float zvalue : SV_Depth;
};
fragmentInput vert(appdata_base i) {
fragmentInput o;
o.position = mul(UNITY_MATRIX_MVP, i.vertex);
o.worldpos = mul(_Object2World, i.vertex);
o.viewdir = -normalize(WorldSpaceViewDir(i.vertex));
return o;
}
fragmentOutput frag(fragmentInput i) {
fragmentOutput o;
// Raycast
float2 output = march_raycast(i.worldpos, i.viewdir, _far, _step);
float2 light = march_lighting(i.worldpos, i.viewdir, output, _far, _step);
float lvalue = 1.0 - light[0];
float depth = output[1] / _far;
// Generate fragment color
float4 color = lerp(_light, _dark, lvalue);
// Debugging: Depth
float4 debug_depth = float4(depth, depth, depth, 1);
color = IF(_debugDepth, debug_depth, color);
// Debugging: Color
float4 debug_light = float4(lvalue, lvalue, lvalue, 1);
color = IF(_debugLight, debug_light, color);
// Always apply the depth map
color.a = output[0];
o.zvalue = IF(output[1] > 0, 0, 1);
o.color = IF(output[1] <= 0, 0, color);
return o;
}
ENDCG
}
}
}
（はい、それは非常に複雑であることを私は知っていますが、この種のシェーダーを「単純なテストケース」に縮小して遊ぶことは非常に困難です）
上記のシェーダーを変更して、手続き型ソリッドをシーン内の他のジオメトリを「実際のジオメトリ」であるかのように隠したり隠したりできるようにする回答を受け入れます。
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編集：レイマーチャーと同じ深度関数を使用して、シーン内の他のジオメトリに深度値を明示的に設定することで、この「動作」を得ることができます。
...ただし、「標準」シェーダーを使用したジオメトリでこれを正しく機能させることはできません。まだ実用的な解決策を探しています...
リンクしたプロジェクトを見ると、最も重要な違いは、 レイキャストマーチ関数 が参照渡しパラメーターを使用してray_posというフラグメント位置を返すことです。その位置はオブジェクト空間にあるように見えるので、 ビュー-射影行列を使用して変換 クリップ空間を取得し、深度値を読み取ります。
プロジェクトにはcompute_depth関数もありますが、 非常に単純に見えます 。
march_raycast関数はすでにtarget_位置を計算しているので、少しリファクタリングし、outキーワードを適用して呼び出し元に返し、詳細な計算に使用できます。
//get position using pass-by-ref
float3 ray_pos = i.worldpos;
float2 output = march_raycast(ray_pos, i.viewdir, _far, _step);
...
//convert position to clip space, read depth
float4 clip_pos = mul(UNITY_MATRIX_VP, float4(ray_pos, 1.0));
o.zvalue = clip_pos.z / clip_pos.w;
レンダリングの設定に問題がある可能性があります。
シェーダーがピクセルごとの深度を出力できるようにするには、そのdepth-testsを無効にする必要があります。それ以外の場合、GPUは、最適化のために、すべてのピクセルの深度が頂点からの補間された深度であると想定します。
シェーダーは深度テストを実行しないため、実行するジオメトリの前にレンダリングする必要があります、または他のジオメトリが深度バッファーに書き込んだものを上書きするだけです。
ただし、depth-write enabledである必要があります。そうでない場合、ピクセルシェーダーの深度出力は無視され、depth-bufferに書き込まれません。
RenderTypeはTransparentです。これは、おそらくdisable depth-writeである必要があります。それは問題になるでしょう。キューも透過的であり、すべてのソリッドジオメトリの後にレンダリングする必要があります。また、前にレンダリングする必要があると既に結論付けているように、これも問題になります。
そう
- シェーダーを初期のレンダリングキューに入れて、ソリッドジオメトリの前にレンダリングします
- 深度書き込みを有効にする
- 深度テストを無効にする