Jason Ma Toon Render Pipeline by Jason-Ma-233 - 1

Shaders & Effects

JTRP : Unity HDRP ToonShading Render Pipeline (Preview)

Unity 2019.3.13f1MIT LicenseUpdated 24 days agoCreated on March 30th, 2020
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Jason Ma Toon Render Pipeline (JTRP)

这是一个Unity HDRP 卡通渲染管线,我会将学习到的NPR技术不断完善到这个管线中。

专栏:https://zhuanlan.zhihu.com/UnityGraphicsWaifu

NPR交流群:1046752881

  • 开发环境:Unity 2019.3.5 - 2019.3.13、HDRP 7.31、其他依赖
  • 感谢UTSTCP、HDRP等项目给予的启发

Feature

Lit Shader

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视频演示:https://www.bilibili.com/video/BV15g4y187sM

  • 复杂光照,可详细调整的光照强度、颜色、阈值、羽化
  • 双层阴影,贴图可控的强度与固有阴影,参数可控阈值、羽化、纯度
  • 高光(经验NPR、GGX PBR),贴图可控强度、粗糙度,参数可控颜色等
  • MatCap高光,贴图可控形状、Noise,参数可控强度、颜色、ST等
  • RimLight(法线、屏幕空间深度),贴图可控强度,参数可控颜色、宽度、长度、羽化等
  • Emissive,双层动画自发光,支持切换颜色、UV动画等
  • Outline,配合法线导入工具可支持硬表面模型,随距离自适应宽度,顶点色可控宽度、ZOffset

贴图通道

  • ColorMap(RGB):固有色
  • NormalMap:切线空间法线
  • LightMap:
    • R:MatCap强度
    • G:RimLight强度
    • B:HighLight强度
    • A:点光照明强度
  • ShadowMap:
    • R:阴影强度(0-1 :有阴影-无阴影)
    • G:自发光(0:Emissive Color 1;0.5:Non-emissive;1:Emissive Color 2)
    • B:粗糙度(0-1:粗糙-光滑)
    • A:固有阴影强度(0-1:非固有-固有阴影)
  • 顶点色:
    • R:描边深度偏移(0:有偏移 1:无偏移)
    • G:描边宽度
    • B:Screen Space RimLight 宽度

平滑法线导入工具(ModelOutlineImporter)

一般的Backface Outline由于是沿法线挤出,会在硬表面模型上产生断裂,为了解决这些问题我开发了平滑的描边法线导入工具。将需要导入平滑法线的模型名称加上后缀名:“_ol”,即可自动应用平滑算法后将法线导入原模型的UV8。Lit的Outline需与此工具配套使用,详情可以参考此文章

Light Weight ShaderGUI

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LWGUI是一般ShaderGUI的替代方案,为了写最少的代码并保持灵活易用而编写。所有功能基于Custom Drawer,只需在Shader Property前加上Attribute即可实现各种自定义ShaderGUI。使用时无需写一行ShaderGUI,写Shader的同时进行排版,不同Shader互不相干。Shader末尾需要添加CustomEditor "JTRP.ShaderDrawer.LWGUI"

JTRP是一个基于HDRP的卡通渲染管线,LWGUI内置于JTRP,你可以在JTRP的Lit Shader找到更多使用示例。

Function List

/// 创建一个折叠组
/// group:group key,不提供则使用shader property name
/// keyword:_为忽略,不填和__为属性名大写 + _ON
/// style:0 默认关闭;1 默认打开;2 默认关闭无toggle;3 默认打开无toggle
Main(string group = "", string keyWord = "", float style = 0)
    
/// 在折叠组内以默认形式绘制属性
/// group:父折叠组的group key,支持后缀KWEnum或SubToggle的KeyWord以根据enum显示
Sub(string group)

/// n为显示的name,k为对应KeyWord,最多5组,float值为当前激活的KeyWord index(0-4)
KWEnum(string group, string n1, string k1, ... string n5, string k5)

/// 以单行显示Texture,支持额外属性
/// extraPropName:需要显示的额外属性名称
Tex(string group = "", string extraPropName = "")
    
/// 支持并排最多4个颜色,支持HDR/HSV
/// parameter:填入HSV则将当前颜色转换为HSV颜色传入Shader,无需则填"_"
/// color:可选额外颜色的property name
/// 注意:更改参数需要手动刷新Drawer实例,在shader中随意输入字符引发报错再撤销以刷新Drawer实例
Color(string group, string parameter, string color2, string color3, string color4)
    
/// 以SubToggle形式显示float
/// keyword:_为忽略,不填和__为属性名大写 + _ON
SubToggle(string group, string keyWord = "")
    
/// 同内置PowerSlider,非线性Range
SubPowerSlider(string group, float power = 1)
    
/// 同内置Header,仅与LWGUI共同使用
Title(string group, string header)

/// 绘制float以更改Render Queue
[Queue]

其中函数名带Sub的一般只支持在折叠组下显示,不带Sub的group参数填“_”以在折叠组外显示,另外Decorator与内置Drawer不兼容,比如[Header(string)]只应在不使用Attribute或使用内置Attribute的Property上使用,而在使用LWGUI的Property上应使用[Title(group, string)],否则显示可能会出错。

如需实现自己的Drawer,可以参考ShaderDrawer.cs。SubDrawer类提供了与MainDrawer配套使用的功能。请注意:

  • 重写matchPropType以筛选特定的属性类型以绘制,返回false则会以默认方式绘制
  • 重写DrawProp以自定义方式绘制属性,DrawerUtility.cs提供了一些工具函数
  • GetPropertyHeight函数在使用EditorGUILayout.GetControlRect()后不起作用,一般只使用GetControlRect()
  • EditorGUIUtility.labelWidth = 0时MaterialEditor.GetRectAfterLabelWidth才会得到期望的结果
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