【URP】Unity3D物体遮罩的多种方案实现

【从UnityURP开始探索游戏渲染】专栏-直达

物体自身遮罩控制方案

基于Unity URP实现3D物体方向性动态遮罩

‌Shader核心功能‌：

• 通过_MaskDirection向量定义遮罩方向
  
• 使用_MaskProgress参数(0-1范围)控制显示比例
  
• 基于顶点世界坐标在遮罩方向上的投影值进行裁剪(clip)
  
• 兼容URP渲染管线标准结构
  

‌控制器特点‌：

• 支持运行时动态调整遮罩方向和进度
  
• 内置演示动画(旋转方向和进度波动)
  
• 提供外部调用接口用于程序控制
  
• 自动规范化方向向量确保计算准确
  
• DirectionalMask.shader
  1. Shader "Custom/DirectionalMask"
  2. {
  3.     Properties
  4.     {
  5.         _MainTex("Texture", 2D) = "white" {}
  6.         _MaskDirection("Mask Direction", Vector) = (1,0,0,0)
  7.         _MaskProgress("Mask Progress", Range(0, 1)) = 0.5
  8.     }
  10.     SubShader
  11.     {
  12.         Tags { "RenderType"="Opaque" "RenderPipeline"="UniversalPipeline" }
  14.         HLSLINCLUDE
  15.         #include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Core.hlsl"
  17.         struct Attributes
  18.         {
  19.             float4 positionOS : POSITION;
  20.             float2 uv : TEXCOORD0;
  21.         };
  23.         struct Varyings
  24.         {
  25.             float4 positionCS : SV_POSITION;
  26.             float2 uv : TEXCOORD0;
  27.             float3 positionWS : TEXCOORD1;
  28.         };
  30.         TEXTURE2D(_MainTex);
  31.         SAMPLER(sampler_MainTex);
  32.         float4 _MainTex_ST;
  33.         float3 _MaskDirection;
  34.         float _MaskProgress;
  36.         Varyings Vert(Attributes input)
  37.         {
  38.             Varyings output;
  39.             output.positionCS = TransformObjectToHClip(input.positionOS.xyz);
  40.             output.uv = TRANSFORM_TEX(input.uv, _MainTex);
  41.             output.positionWS = TransformObjectToWorld(input.positionOS.xyz);
  42.             return output;
  43.         }
  45.         half4 Frag(Varyings input) : SV_Target
  46.         {
  47.             half4 col = SAMPLE_TEXTURE2D(_MainTex, sampler_MainTex, input.uv);
  48.             
  49.             // 计算物体顶点在遮罩方向上的投影比例
  50.             float dotProduct = dot(normalize(input.positionWS), normalize(_MaskDirection));
  51.             float normalizedDot = (dotProduct + 1) * 0.5; // 映射到0-1范围
  52.             
  53.             // 根据进度参数裁剪
  54.             clip(normalizedDot - _MaskProgress);
  55.             
  56.             return col;
  57.         }
  58.         ENDHLSL
  60.         Pass
  61.         {
  62.             HLSLPROGRAM
  63.             #pragma vertex Vert
  64.             #pragma fragment Frag
  65.             ENDHLSL
  66.         }
  67.     }
  68. }

  复制代码
• DirectionalMaskController.cs
  1. using UnityEngine;
  3. public class DirectionalMaskController : MonoBehaviour
  4. {
  5.     [SerializeField] private Renderer _targetRenderer;
  6.     [SerializeField] private Vector3 _maskDirection = Vector3.right;
  7.     [Range(0, 1)] public float maskProgress = 0.5f;
  8.     [SerializeField] private float _rotationSpeed = 30f;
  9.     [SerializeField] private float _progressSpeed = 0.2f;
  11.     private Material _material;
  12.     private static readonly int MaskDirection = Shader.PropertyToID("_MaskDirection");
  13.     private static readonly int MaskProgress = Shader.PropertyToID("_MaskProgress");
  15.     void Start()
  16.     {
  17.         _material = _targetRenderer.material;
  18.         UpdateShaderParams();
  19.     }
  21.     void Update()
  22.     {
  23.         // 动态旋转遮罩方向
  24.         _maskDirection = Quaternion.Euler(0, _rotationSpeed * Time.deltaTime, 0) * _maskDirection;
  25.         
  26.         // 动态调整遮罩进度
  27.         maskProgress = Mathf.PingPong(Time.time * _progressSpeed, 1f);
  28.         
  29.         UpdateShaderParams();
  30.     }
  32.     private void UpdateShaderParams()
  33.     {
  34.         _material.SetVector(MaskDirection, _maskDirection.normalized);
  35.         _material.SetFloat(MaskProgress, maskProgress);
  36.     }
  38.     // 外部调用接口
  39.     public void SetMaskDirection(Vector3 newDirection)
  40.     {
  41.         _maskDirection = newDirection.normalized;
  42.         UpdateShaderParams();
  43.     }
  45.     public void SetMaskProgress(float progress)
  46.     {
  47.         maskProgress = Mathf.Clamp01(progress);
  48.         UpdateShaderParams();
  49.     }
  50. }

  复制代码

‌扩展：

• 可添加_MaskSharpness参数控制边缘过渡柔和度
  
• 结合Stencil Buffer实现多物体遮罩叠加
  
• 通过AnimationCurve控制进度变化曲线
  

该方案相比基础遮罩实现增加了方向向量参数和动态进度控制，通过顶点投影计算实现方向性裁剪效果。控制器脚本支持运行时动态调整所有参数，并保持与Shader的高效数据交互。
‌HLSL Shader实现‌（基于透明度遮罩）：

• unity_urp遮罩shader
  1. Shader "Custom/TransparentColorURP" {
  2.     Properties {
  3.         _Color("Color Tint", Color) = (1,1,1,1)
  4.         _MainTex("Main Tex", 2D) = "white" {}
  5.         _AlphaScale("Alpha Scale", Range(0, 1)) = 0.5
  6.     }
  7.     SubShader {
  8.         Pass {
  9.             ZWrite On
  10.             ColorMask 0
  11.         }
  12.         Pass {
  13.             ZWrite Off
  14.             Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha
  15.             // HLSL代码...
  16.         }
  17.     }
  18. }

  复制代码

‌控制脚本‌：

• unity_遮罩控制脚本
  1. public class MaskController : MonoBehaviour {
  2.     public Renderer targetRenderer;
  3.     public float maskProgress = 0.5f;
  5.     void Update() {
  6.         targetRenderer.material.SetFloat("_AlphaScale",
  7.             Mathf.PingPong(Time.time, 1f));
  8.     }
  9. }

  复制代码

模板测试实现方案

‌模板Shader核心代码‌：

‌RenderFeature配置要点‌：

• 需创建URP Renderer Feature
  
• 设置Layer Mask匹配目标层级
  
• 在后处理前添加Pass
  

三、其他实现方式

‌多Pass深度测试法‌：

1. Shader "Custom/StencilMask"
2. {
3.     SubShader
4.     {
5.         Tags { "RenderType"="Opaque" "Queue"="Geometry-100" }
6.         
7.         Pass
8.         {
9.             ColorMask 0
10.             ZWrite Off
11.             
12.             Stencil {
13.                 Ref 1
14.                 Comp Always
15.                 Pass Replace
16.             }
17.         }
18.     }
19. }

复制代码

‌UGUI Mask混合方案‌：

• 使用RectTransform确定遮罩区域
  
• 通过第二摄像机渲染3D物体
  
• 结合UI Mask组件控制显示范围
  

‌RenderTexture遮罩‌：

• 创建临时RenderTexture
  
• 使用特定Shader渲染遮罩通道
  
• 通过后期处理合成最终效果
  

四、方案对比

方案类型优点适用场景模板测试高性能，精确控制角色轮廓/固定形状遮罩多Pass无需额外纹理简单遮挡提示UGUI混合可结合UI系统HUD元素遮罩RenderTexture效果最灵活复杂动态遮罩模板测试适合需要精确控制像素级显示的场景，而多Pass方案更适合简单的遮挡提示效果

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