Unity Shader入门精要笔记（十九）：双面渲染的透明效果

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前面文章介绍了透明度测试和透明度混合，基本满足了透明的效果需求，但严格来说，现实中透明除了能看到后面物体的样子，也应该能看到透明物体内部的样子，但前面的方法我们都看不到其内部结构，这是因为默认情况下我们剔除了物体背面的渲染，只渲染了正面，所以可以用Cull Back / Front / Off命令来控制渲染剔除。

Cull Back是默认情况，剔除背面，Front是剔除正面，Off是关掉剔除，慎重关掉剔除，这样会使渲染图元成倍增加，除非特殊需求，不要关闭剔除。下面以透明度混合的例子看一下双面渲染的效果：

有人会想实现起来很简单，关掉剔除就可以了，但这样不可以。透明度混合关闭了深度写入，没有深度信息，如果双面同时渲染，我们无法保证同一个物体的正面和背面图元的渲染顺序，这样有可能得到错误的半透效果。解决办法是把双面渲染分成两个Pass，第一个Pass只渲染背面，第二个Pass只渲染正面，因为SubShader中的Pass会被顺序执行，所以我们总能保证背面是在正面之前渲染，从而保证正确的深度渲染关系。

下面上代码

Shader "CustomShader/Transparent/AlphaBlendBothSideShader"
{
	Properties
	{
		_MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
		_Color ("Color Tint", Color) = (1, 1, 1, 1)
		_AlphaScale ("Alpha Scale", Range(0, 1)) = 1
	}
	SubShader
	{
		Tags {"Queue" = "Transparent" "RenderType" = "Transparent" "IgnoreProjector" = "True"}

		Pass
		{
			Tags {"LightMode" = "ForwardBase"}

			Cull Front

			ZWrite Off
			Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha

			CGPROGRAM
			#pragma vertex vert
			#pragma fragment frag
			
			#include "Lighting.cginc"

			struct appdata
			{
				float4 vertex : POSITION;
				float2 uv : TEXCOORD0;
				float3 normal : NORMAL;
			};

			struct v2f
			{
				float2 uv : TEXCOORD0;
				float4 vertex : SV_POSITION;
				float3 worldNormal : TEXCOORD1;
				float3 worldPos : TEXCOORD2;
			};

			sampler2D _MainTex;
			float4 _MainTex_ST;
			fixed4 _Color;
			float _AlphaScale;

			v2f vert (appdata v)
			{
				v2f o;
				o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
				o.uv = TRANSFORM_TEX(v.uv, _MainTex);
				o.worldNormal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal);
				o.worldPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex).xyz;
				return o;
			}

			fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
			{
				fixed3 worldNormal = normalize(i.worldNormal);
				fixed3 worldLightDir = normalize(UnityWorldSpaceLightDir(i.worldPos));

				fixed4 texColor = tex2D(_MainTex, i.uv);
				fixed3 albedo = texColor.rgb * _Color.rgb;

				fixed3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz * albedo;
				fixed3 diffuse = _LightColor0.rgb * albedo * max(0, dot(worldNormal, worldLightDir));

				return fixed4(ambient + diffuse, texColor.a * _AlphaScale);
			}
			ENDCG
		}

		Pass
		{
			Tags {"LightMode" = "ForwardBase"}

			Cull Back

			ZWrite Off
			Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha

			CGPROGRAM
			#pragma vertex vert
			#pragma fragment frag
			
			#include "Lighting.cginc"

			struct appdata
			{
				float4 vertex : POSITION;
				float2 uv : TEXCOORD0;
				float3 normal : NORMAL;
			};

			struct v2f
			{
				float2 uv : TEXCOORD0;
				float4 vertex : SV_POSITION;
				float3 worldNormal : TEXCOORD1;
				float3 worldPos : TEXCOORD2;
			};

			sampler2D _MainTex;
			float4 _MainTex_ST;
			fixed4 _Color;
			float _AlphaScale;

			v2f vert (appdata v)
			{
				v2f o;
				o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
				o.uv = TRANSFORM_TEX(v.uv, _MainTex);
				o.worldNormal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal);
				o.worldPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex).xyz;
				return o;
			}

			fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
			{
				fixed3 worldNormal = normalize(i.worldNormal);
				fixed3 worldLightDir = normalize(UnityWorldSpaceLightDir(i.worldPos));

				fixed4 texColor = tex2D(_MainTex, i.uv);
				fixed3 albedo = texColor.rgb * _Color.rgb;

				fixed3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz * albedo;
				fixed3 diffuse = _LightColor0.rgb * albedo * max(0, dot(worldNormal, worldLightDir));

				return fixed4(ambient + diffuse, texColor.a * _AlphaScale);
			}
			ENDCG
		}
	}

	FallBack "Transparent/VertexLit"
}

上面代码虽然很长，但半透的渲染部分和前面章节一样，这里不解释，唯一有区别的就是第一个Pass我们加了Cull Front，只渲染背面，第二个Pass我们加了Cull Back，只渲染正面。从而得到了上图效果。