一、前言
上一篇介紹了有關鏡子的製作，有關理論部分的內容我會在後續相關的文章中陸續介紹，莫急，我先趁着自己腦子還是對此技術比較熱，趁熱打鐵儘早把實現部分先寫出來。上一章的介紹製作的鏡子其實只是一個取巧的方法，並不能做到實時的反射出實物，但是思路還是比較有意思的。
二、中製作原理
1、簡單說明：其實這個原理就是用一個攝像機去拍鏡子上面的物體將得到的圖像投影給Plane，最後主攝像機就能看到Plane上物體的鏡像，所以關鍵的部分就是計算攝像機上的投影矩陣和主攝像機的投影矩陣的關係，因爲站在不同的角度看（主攝像機轉動或移動）鏡像是要跟着偏移的
2、創建一個Camera作爲鏡像攝像機，將下面計算攝像機的投影平面的腳本代碼拖到這個Camera上
[C#] 純文本查看 複製代碼
001 002 003 004 005 006 007 008 009 010 011 012 013 014 015 016 017 018 019 020 021 022 023 024 025 026 027 028 029 030 031 032 033 034 035 036 037 038 039 040 041 042 043 044 045 046 047 048 049 050 051 052 053 054 055 056 057 058 059 060 061 062 063 064 065 066 067 068 069 070 071 072 073 074 075 076 077 078 079 080 081 082 083 084 085 086 087 088 089 090 091 092 093 094 095 096 097 098 099 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 | using UnityEngine;using System.Collections;[ExecuteInEditMode]public class ViewPlane : MonoBehaviour { public GameObject mirrorPlane; //鏡子屏幕 public bool estimateViewFrustum = true; public bool setNearClipPlane = false; //是否設置近剪切平面 public float nearClipDistanceOffset = -0.01f; //近剪切平面的距離 private Camera mirrorCamera; //鏡像攝像機 // Use this for initialization void Start () { mirrorCamera = GetComponent<Camera>(); } // Update is called once per frame void Update () { if (null != mirrorPlane && null != mirrorCamera) { //世界座標系的左下角 Vector3 pa = mirrorPlane.transform.TransformPoint(new Vector3(-5.0f, 0.0f, -5.0f)); //世界座標系的右下角 Vector3 pb = mirrorPlane.transform.TransformPoint(new Vector3(5.0f, 0.0f, -5.0f)); //世界座標系的左上角 Vector3 pc = mirrorPlane.transform.TransformPoint(new Vector3(-5.0f, 0.0f, 5.0f)); //鏡像觀察角度的世界座標位置 Vector3 pe = transform.position; //鏡像攝像機的近剪切面的距離 float n = mirrorCamera.nearClipPlane; //鏡像攝像機的遠剪切面的距離 float f = mirrorCamera.farClipPlane; //從鏡像攝像機到左下角 Vector3 va = pa - pe; //從鏡像攝像機到右下角 Vector3 vb = pb - pe; //從鏡像攝像機到左上角 Vector3 vc = pc - pe; //屏幕的右側旋轉軸 Vector3 vr = pb - pa; //屏幕的上側旋轉軸 Vector3 vu = pc - pa; //屏幕的法線 Vector3 vn; //到屏幕左邊緣的距離 float l; //到屏幕右邊緣的距離 float r; //到屏幕下邊緣的距離 float b; //到屏幕上邊緣的距離 float t; //從鏡像攝像機到屏幕的距離 float d; //如果看向鏡子的背面 if (Vector3.Dot(-Vector3.Cross(va, vc), vb) < 0.0f) { // vu = -vu; pa = pc; pb = pa + vr; pc = pa + vu; va = pa - pe; vb = pb - pe; vc = pc - pe; } vr.Normalize(); vu.Normalize(); //兩個向量的叉乘，最後在取負，因爲Unity是使用左手座標系 vn = -Vector3.Cross(vr, vu); vn.Normalize(); d = -Vector3.Dot(va, vn); if (setNearClipPlane) { n = d + nearClipDistanceOffset; mirrorCamera.nearClipPlane = n; } l = Vector3.Dot(vr, va) * n / d; r = Vector3.Dot(vr, vb) * n / d; b = Vector3.Dot(vu, va) * n / d; t = Vector3.Dot(vu, vc) * n / d; //投影矩陣 Matrix4x4 p = new Matrix4x4(); p[0, 0] = 2.0f * n / (r - l); p[0, 1] = 0.0f; p[0, 2] = (r + l) / (r - l); p[0, 3] = 0.0f; p[1, 0] = 0.0f; p[1, 1] = 2.0f * n / (t - b); p[1, 2] = (t + b) / (t - b); p[1, 3] = 0.0f; p[2, 0] = 0.0f; p[2, 1] = 0.0f; p[2, 2] = (f + n) / (n - f); p[2, 3] = 2.0f * f * n / (n - f); p[3, 0] = 0.0f; p[3, 1] = 0.0f; p[3, 2] = -1.0f; p[3, 3] = 0.0f; //旋轉矩陣 Matrix4x4 rm = new Matrix4x4(); rm[0, 0] = vr.x; rm[0, 1] = vr.y; rm[0, 2] = vr.z; rm[0, 3] = 0.0f; rm[1, 0] = vu.x; rm[1, 1] = vu.y; rm[1, 2] = vu.z; rm[1, 3] = 0.0f; rm[2, 0] = vn.x; rm[2, 1] = vn.y; rm[2, 2] = vn.z; rm[2, 3] = 0.0f; rm[3, 0] = 0.0f; rm[3, 1] = 0.0f; rm[3, 2] = 0.0f; rm[3, 3] = 1.0f; Matrix4x4 tm = new Matrix4x4(); tm[0, 0] = 1.0f; tm[0, 1] = 0.0f; tm[0, 2] = 0.0f; tm[0, 3] = -pe.x; tm[1, 0] = 0.0f; tm[1, 1] = 1.0f; tm[1, 2] = 0.0f; tm[1, 3] = -pe.y; tm[2, 0] = 0.0f; tm[2, 1] = 0.0f; tm[2, 2] = 1.0f; tm[2, 3] = -pe.z; tm[3, 0] = 0.0f; tm[3, 1] = 0.0f; tm[3, 2] = 0.0f; tm[3, 3] = 1.0f; //矩陣組 // mirrorCamera.projectionMatrix = p; mirrorCamera.worldToCameraMatrix = rm * tm; if (estimateViewFrustum) { //旋轉攝像機 Quaternion q = new Quaternion(); q.SetLookRotation((0.5f * (pb + pc) - pe), vu); //聚焦到屏幕的中心點 mirrorCamera.transform.rotation = q; //保守估計fieldOfView的值 if (mirrorCamera.aspect >= 1.0) { mirrorCamera.fieldOfView = Mathf.Rad2Deg Mathf.Atan(((pb - pa).magnitude + (pc - pa).magnitude) / va.magnitude); } else { //在攝像機角度考慮，保證視錐足夠寬 mirrorCamera.fieldOfView = Mathf.Rad2Deg / mirrorCamera.aspect Mathf.Atan(((pb - pa).magnitude + (pc - pa).magnitude) / va.magnitude); } } } }} |
4、將下面的代碼賦給2中創建的Camera，將主攝像機給MainCamrea變量，鏡子Plane賦值給MirrorPlane變量，
[C#] 純文本查看 複製代碼
01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 | using UnityEngine;using System.Collections;[ExecuteInEditMode]public class Mirrors2 : MonoBehaviour { public GameObject mirrorPlane;//鏡子 public Camera mainCamera;//主攝像機 private Camera mirrorCamera;//鏡像攝像機 // Use this for initialization void Start () { mirrorCamera = GetComponent<Camera>(); } // Update is called once per frame void Update () { if(null!=mirrorPlane&&null!=mirrorCamera&&null!=mainCamera) { //將主攝像機的世界座標位置轉換爲鏡子的局部座標位置 Vector3 postionInMirrorSpace = mirrorPlane.transform.InverseTransformPoint(mainCamera.transform.position); //一般y爲鏡面的法線方向 postionInMirrorSpace.y = -postionInMirrorSpace.y; //轉回到世界座標系的位置 mirrorCamera.transform.position = mirrorPlane.transform.TransformPoint(postionInMirrorSpace); } }} |
5、如果是剛創建的Camera的投影梯形一定是非常規則的如圖所示，勾選這個Camera
上的ViewPlane腳本上的setNearClipPlane，這個時候其實是在設置這個Camera的近剪切屏幕，使得這個平面儘量與鏡子Plane平面重合，如圖所示，這個還不是完全的重合，
可以通過調整參數nearClipDistanceOffset來調整，默認的-0.01其實就是我已經調整好了的參數，只要勾選setNearClipPlane就會自動調整到與鏡子平面重合，如圖所示
6、最後創建一個RenderTexture，這個Texture就是用來將鏡像攝像機投影出來的圖像信息傳遞給鏡子Plane的中間變量,所以將這個Texture分別託給Plane的Shader材質中的Texture和鏡像攝像機中的TargetTexture。最後設置這個Texture的分辨率，我設置成了1024×1024，默認的是256×256，這樣的會造成鏡像模糊還有鋸齒，如圖所示
設置成1024×1024之後就如第一章圖所示，清晰度比較高。設置分辨率如圖所示
三、總結
1、缺點：鏡子不能有自己的貼圖、不能實現多面鏡子同時相互反射（還有待發現）
2、相比上一篇的優點：可以實時的反射所有在鏡面上的物體，可以改變物體的光照和貼圖
3、什麼不是Shader，一句Shader代碼都沒有怎麼還是Shader的案例，跟Shader有毛關係？是的，的確沒有一句Shader的代碼，然而使用C#代碼控制其實都是Shader裏面的參數，比如投影矩陣的計算，尤其是此處的投影區域有不規則傾斜的情況。
後續待…
原文轉載請註明出處凱爾八阿哥專欄最後附上工程文件下載地址方便大家學習和參考點擊下載
