基础效果如上图
此篇文章的核心原理是在urp管线的renderFeather里重建世界坐标系，本人利用该原理在配合一些小的技巧，实现了空间扫描效果。
第一步，在后处理里重建世界坐标系。达到该效果的方式有很多种，譬如把得到的屏幕坐标经过ndc再逆透除得到裁剪空间的坐标，再经过vp的逆矩阵就得到相机空间坐标，再经过cameratoworld函数还原到世界坐标;但是整个过程都是在片元着色器中进行，我想避免overdraw的问题，故使用乐乐的《入门精要》第13.3章全局雾效里提到的利用相机的视锥体参数去重建世界坐标。
在RenderFeature里，我们除了要和之前的专栏里一样使用blit去处理屏幕图像，还会向shader发送一个视锥体参数的矩阵。这个讲解在《入门精要》里有很详细的推导过程，这里我就只说明核心原理，在RenderFeather里的计算如下。
计算原理
想知道某点的世界坐标，我们只需要计算出该点在相机空间的坐标+相机本身坐标即可得到，相机本身的坐标很容易知道，而我们要实现的就是计算出该点在相机空间下的坐标。下图中，O处为我们的相机，ABCDFGH为我们的视锥体，其中ABCD平面为近裁剪面，距离相机的距离OE=nearplane；X所在平面为我们要求的平面，该平面距离相机的距离为OE‘。因为AE//XE',故很容易推导出ΔOAE~ΔOXE'。
示意图
ΔOAE相似于ΔOXE'，故有OA/OX=OE/OE',即OX=OA*OE'/OE。这里，令salce=OA/OE，OA可以由向量OE+向量EA得到向量OA然后取模长得到；OE就是相机近裁剪面的距离，则可以得scale的计算如下：
计算scale
得到scale后代入原式，则有OX=scale*OE‘。但是该等式的2边都是标量，在等式两边同时乘一个向量：normalize（向量OA）则有
normalize（向量OA）*OX=normalize（向量OA）*scale*OE‘
显而易见向量OA和向量OX共线，normalize（向量OA）=normalize（向量OX）,则有
向量OX=normalize（向量OA）*scale*OE‘
这里我们令向量TopLeft=normalize（向量OA）*scale，而OE’就是相机空间的深度值depth（这里的相机空间并未严格意义的相机空间，我们并未考虑相机空间坐标的Z朝向正负，为什么？因为我们只想在左手坐标系里计算），向量OX即可由向量TopLeft*depth得到。
但是深度值需要在shader里进行计算得到，故在RenderFeather里只需要计算出向量TopLeft并把它传到shader里即可。
其他三个向量的计算方法如法炮制，然后把它们组成矩阵4X4的矩阵传给shader。注意这里是按行进行存储，在shader里同样需要按行进行取出。
传矩阵
最后再申请commandbuffer，申请RT，执行我们的绘制命令，归还RT,归还cmd。
执行绘制
第二步，shader计算部分。定义一个矩阵Matrix来接收commandbuffer传过来的矩阵。
shader里的接收矩阵
顶点着色器里，根据顶点所在位置来定义需要传递给片元着色器的向量（这个新的向量我定义为Direction,即上面的向量TopLeft），用来在片元着色器里得到正确的相机空间坐标，为了区分我们到底是传向量TopLeft？还是向量TopRight？还是向量ButtomLeft？还是ButtomRight？ 即取矩阵的哪一行进行计算，我们巧妙得利用了uv的值去判断。众所周知，屏幕本身就是一个片，只有4个顶点，其UV坐标为（0，0）（1，0）（1，1）（0，1），通过多个if逻辑来判断，我们可以很方便去得到正确的向量Direction，虽然shader里使用逻辑判断会有性能瓶颈，但是由于只有4个顶点，所以计算量可以忽略不计。
顶点着色器里
在片元着色器里，我们先采样得到相机空间的线性深度值depth，再用它乘以顶点着色器里传过来的向量Direction，再加上相机本身坐标，可以得到正确的世界坐标。
得到世界坐标
得到正确的世界空间坐标后，我们将它输出到屏幕，效果如下。X方向为红色（1，0，0，0），Y方向为绿色（0，1，0，0），Z方向为蓝色（0，0，1，0），和unity引擎右上角的世界坐标轴朝向完全一致！这样我们就成功在后处理里重建了世界坐标系。既然后处理里都能拿到每个像素的坐标了，那岂不是为所欲为.....它能做非常多炫酷的效果，本专栏里所演示的只是它的冰山一角。
把世界坐标输出到屏幕
得到世界坐标后，因为我们的坐标轴取值范围是从-∞到+∞，而颜色的范围只是0-1之间，如果对世界坐标使用取余函数就可以得到只在0-1的值了，上一次这样的骚操作是在序列帧算法这篇文章https://www.bilibili.com/read/cv6482589里提到过，有兴趣的读者可以去看看。
取余数
我们把余数输出出来看看效果如何，所有的值都是在0-1之间不断循环变换。
取余数
对于在0-1之间均匀变换的我们想得到它的边界位置，所以直接来个step函数，我们只取0.98到1.0之间的值为1，其他的值为0，我们把它输出出来。是不是有那味了，线框就直接出来了。
但是这个线框的颜色红蓝绿（为什么是红蓝绿？是因为它对应XYZ三个轴向）很乱而且不好看，我们想要自由控制颜色，我们定义三个颜色，去分别控制XYZ方向的线框颜色，并把它输出。
线框颜色
然后我们再看看输出后的效果如何，颜色加上HDR确实变漂亮了许多。
得到正常的线框效果
然后采样颜色，两者相加，即可得到正常的效果。
和屏幕颜色混合后的效果
最后我们通过一个参数Spacing去控制线框的间距，Width参数去控制线框宽度。下一篇，我们将通过世界坐标制作一个mask遮罩，通过sobel算子去得到描边效果，再修改RenderFeather去控制这些效果。先附上这一篇的源码，如果直接复制过去报错是空格问题，请替换掉所有空格。
Shader源码
Shader "WX/URP/Post/scan"
{
Properties
{
[HideInInspector]_MainTex("MainTex",2D)="white"{}
[HDR]_colorX("ColorX",Color)=(1,1,1,1)
[HDR]_colorY("ColorY",Color)=(1,1,1,1)
[HDR]_ColorZ("ColorZ",Color)=(1,1,1,1)
[HDR]_ColorEdge("ColorEdge",Color)=(1,1,1,1)
_width("Width",float)=0.02
_Spacing("Spacing",float)=1
_Speed("Speed",float)=1
}
SubShader
{
Tags{
"RenderPipeline"="UniversalRenderPipeline"
}
Cull Off ZWrite Off ZTest Always
HLSLINCLUDE
#include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Core.hlsl"
CBUFFER_START(UnityPerMaterial)
float4 _MainTex_ST;
CBUFFER_END
real4 _colorX;
real4 _colorY;
real4 _ColorZ;
real4 _ColorEdge;
float _width;
float _Spacing;
float _Speed;
TEXTURE2D( _MainTex);
SAMPLER(sampler_MainTex);
TEXTURE2D(_CameraDepthTexture);
SAMPLER(sampler_CameraDepthTexture);
float4x4 Matrix;
struct a2v
{
float4 positionOS:POSITION;
float2 texcoord:TEXCOORD;
};
struct v2f
{
float4 positionCS:SV_POSITION;
float2 texcoord:TEXCOORD;
float3 Dirction:TEXCOORD1;
};
ENDHLSL
pass
{
HLSLPROGRAM
#pragma vertex VERT
#pragma fragment FRAG
v2f VERT(a2v i)
{
v2f o;
o.positionCS=TransformObjectToHClip(i.positionOS.xyz);
o.texcoord=i.texcoord;
int t=0;
if(i.texcoord.x<0.5&&i.texcoord.y<0.5)
t=0;
else if(i.texcoord.x>0.5&&i.texcoord.y<0.5)
t=1;
else if(i.texcoord.x>0.5&&i.texcoord.y>0.5)
t=2;
else
t=3;
o.Dirction=Matrix[t].xyz;
return o;
}
real4 FRAG(v2f i):SV_TARGET
{
real4 tex=SAMPLE_TEXTURE2D(_MainTex,sampler_MainTex,i.texcoord);
half depth=LinearEyeDepth(SAMPLE_TEXTURE2D(_CameraDepthTexture,sampler_CameraDepthTexture,i.texcoord).x,_ZBufferParams).x;
float3 WSpos=_WorldSpaceCameraPos+depth*i.Dirction+float3(0.1,0.1,0.1);//得到世界坐标
//return real4(frac(WSpos),1);
float3 Line=step(1-_width,frac(WSpos/_Spacing));//线框
//return real4(Line,1);
float4 Linecolor=Line.x*_colorX+Line.y*_colorY+Line.z*_ColorZ;//给线框上色
return Linecolor+tex;
}
ENDHLSL
}
}
}
RenderFeather源码
using UnityEngine;
using UnityEngine.Rendering;
using UnityEngine.Rendering.Universal;
[ExecuteInEditMode]
public class scan : ScriptableRendererFeature
{
[System.Serializable]public class setting
{
public Material mat;
public RenderPassEvent Event=RenderPassEvent.AfterRenderingTransparents;
}
public setting mysetting =new setting();
class CustomRenderPass : ScriptableRenderPass
{
public Material mat;
RenderTargetIdentifier sour;
public void set(RenderTargetIdentifier sour)
{
this.sour=sour;
}
public override void Execute(ScriptableRenderContext context, ref RenderingData renderingData)
{
int temp=Shader.PropertyToID("temp");
CommandBuffer cmd=CommandBufferPool.Get("扫描特效");
RenderTextureDescriptor desc=renderingData.cameraData.cameraTargetDescriptor;
Camera cam= renderingData.cameraData.camera;
float height=cam.nearClipPlane*Mathf.Tan(Mathf.Deg2Rad*cam.fieldOfView*0.5f);
Vector3 up=cam.transform.up*height;
Vector3 right=cam.transform.right*height*cam.aspect;
Vector3 forward=cam.transform.forward*cam.nearClipPlane;
Vector3 ButtomLeft=forward-right-up;
float scale=ButtomLeft.magnitude/cam.nearClipPlane;
ButtomLeft.Normalize();
ButtomLeft*=scale;
Vector3 ButtomRight=forward+right-up;
ButtomRight.Normalize();
ButtomRight*=scale;
Vector3 TopRight=forward+right+up;
TopRight.Normalize();
TopRight*=scale;
Vector3 TopLeft=forward-right+up;
TopLeft.Normalize();
TopLeft*=scale;
Matrix4x4 MATRIX=new Matrix4x4();
MATRIX.SetRow(0,ButtomLeft);
MATRIX.SetRow(1,ButtomRight);
MATRIX.SetRow(2,TopRight);
MATRIX.SetRow(3,TopLeft);
mat.SetMatrix("Matrix",MATRIX);
cmd.GetTemporaryRT(temp,desc);
cmd.Blit(sour,temp,mat);
cmd.Blit(temp,sour);
context.ExecuteCommandBuffer(cmd);
cmd.ReleaseTemporaryRT(temp);
CommandBufferPool.Release(cmd);
}
}
CustomRenderPass m_ScriptablePass;
public override void Create()
{
m_ScriptablePass = new CustomRenderPass();
m_ScriptablePass.mat=mysetting.mat;
m_ScriptablePass.renderPassEvent = mysetting.Event;
}
public override void AddRenderPasses(ScriptableRenderer renderer, ref RenderingData renderingData)
{
m_ScriptablePass.set(renderer.cameraColorTarget);
renderer.EnqueuePass(m_ScriptablePass);
}
}
