Взрывная волна в Unity3D (displacement shader)
Всем привет, пишу небольшую 2D игру и параллельно хотел бы рассказывать о реализации некоторых вещей в Unity3D.
Программирование графики само по себе очень интересное занятие с безграничным количеством вариаций результата. В этой статье опишу реализацию искажения пространства от взрывной волны.
Обычно любые искажения в плоскостях x, y делают с помощью карты нормалей, которая в компоненте цветов хранит величину искажений. Посредством этого реализовывают поверхность воды, взрывные волны, горячий воздух и т.д.
В игре, которую пишу очень много выстрелов, в связи с этим количество искажений тоже большое:
Один из вариантов: математическая модель искажения. Мы прямо в шейдере считаем по формулам искажение в конкретной точке. Минусом такого подхода есть излишняя нагрузка. Ведь все эти просчеты будут выполняться для каждого пикселей, поэтому в программировании графики часто используют текстуры, внутри которых заранее просчитаны математические значения чего-либо. В случае со взрывной волной я взял такую текстуру: 
Создаем в Unity новый шейдер:
Shader "Hidden/DisplacementEffect"
{
Properties {
_MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" {}
_DisplacementTex ("Displacement rt", 2D) = "white" {}
_DisplacementPower ("Displacement power", Float) = 0.025
}
SubShader {
Pass {
CGPROGRAM
#pragma vertex vert_img
#pragma fragment frag
#include "UnityCG.cginc"
uniform sampler2D _MainTex;
uniform sampler2D _DisplacementTex;
uniform float _DisplacementPower;
float4 frag(v2f_img i) : COLOR
{
fixed4 displacementVector = tex2D(_DisplacementTex, i.uv);
fixed2 uv_distorted = i.uv + _DisplacementPower * displacementVector.xy;
return tex2D(_MainTex, uv_distorted);
}
ENDCG
}
}
}
На вход два параметра: _DisplacementTex и _DisplacementPower. Первая и есть наша текстура искажения, а второе — сила искажения.
Получаем силу искажения в текущем пикселе:
float4 displacementVector = tex2D(_DisplacementTex, i.uvgrab);
Смещаем uv-координаты текущего пикселя с указанной силой и направлением, полученным выше.
float2 uv_distorted = i.uvgrab + _DisplacementPower * displacementVector.xy;
return tex2D(_MainTex, uv_distorted);
Иными словами, каждый пиксель в displacement текстуре хранит в цвете вектор, на который мы должны сдвинуть пиксель картинки.
Следующая проблема: как расширить код на бесконечное количество взрывов. На помощь приходит рендер в текстуру. Создаем новую камеру, которая видит только определенный слой (layer), который я назвал displacements.
В момент взрыва вы создаете на сцене в точке взрыва спрайт displacement текстуры, который помещается в слой displacements. Этот слой видит только его отдельная камера, которая рендерит в другую текстуру.
На скрине выше Camera Preview показывает то, что «видит» камера слоя displacements, а внизу уже игровой результат, куда слой displacements не попадает, но уже видно результат обработки шейдером.
В шейдер, который мы уже написали выше в параметр _DisplacementTex попадет примерно такая текстура (при множественных выстрелах): 
По сути, черный цвет текстуры это ноль, в этом месте цвета результирующей текстуры не сдвигаются. Там же, где прорисована текстура искажения цвета другие. Как результат, любое количество взрывов и искажений рисуются ровно за два прохода:
- Первый проход это рендер отдельной камеры слоя displacements всех искажений в одну текстуру. Материал текстуры для всех взрывов один, поэтому и проход один
- Второй проход, это эффект поверх сцены, который на вход получает рендер-текстуру искажений и за один раз сдвигает все пиксели во всех точках взрывов
Если вам интересна эта тема, продолжу описывать эффекты, которые вы видите на фото:
— Old TV, RGB Shift и другие постпроцесс эффекты
— Гравитационные искажения (физическая часть и визуальная)
— Уникальный паттерн фона с использованием Wang Tiles
— 2D тени от физических объектов
