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Unity3D

Unity3Dは、ゲームや対話式の3Dアプリケーション、トレーニングシュミレーション、そして医学的・建築学的な技術を可視化する、商業用の開発プラットフォームです。

Unity

Unityは、ユニティテクノロジーが開発したゲームエンジンです。 主にモバイルやブラウザ向けのゲーム製作に利用されていましたが、3Dの重力付きゲームが簡単に作成できることから需要が増え、現在はマルチプラットフォームに対応しています。 言語はC言語/C++で書かれていますが、C#、JavaScript、Booで書かれたコードにも対応しています。

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ポリゴンの表面と裏面に別テクスチャを貼る機能を追加したい

kaishinn
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投稿2022/03/23 07:45

解決したいこと

下記のシェーダにポリゴンの表面と裏面に別テクスチャを貼る機能を追加したいのですが、可能でしょうか。
https://teratail.com/questions/127166
お手数をおかけしますが、ご教授頂けると幸いです。

Shader "Unlit/CastShadowTest1" { Properties { _Color ("Main Color", Color) = (1, 1, 1, 1) _MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" { } _ShadowIntensity ("Shadow Intensity", Range(0.0, 1.0)) = 0.5 // 大きくするほど影が暗くなる // _Cutoff ("Alpha cutoff", Range(0, 1)) = 0.5 // 半透明物体の場合、アルファカットオフを可変にはせずに... [Toggle(UNITY_UI_ALPHACLIP)] _UseUIAlphaClip ("Use Alpha Clip", Float) = 0 // カットオフをトグルで切り替え、オンならば固定値0.001でカットオフするケースが多いようです } CGINCLUDE // 影係数の取得および緩和に使う // 1 - (1 - 影係数) * _ShadowIntensity を最終的な影係数とすることで、影が暗くなりすぎるのを防ぐ #define FADED_SHADOW_ATTENUATION(i) (1.0 - (1.0 - UNITY_SHADOW_ATTENUATION(i, i.worldPos)) * _ShadowIntensity) ENDCG SubShader { // Queueが「AlphaTest」になっていましたが、おそらく妥当な方法だと思います // 本来は「AlphaTest」はアルファを基に完全透明・完全不透明を切り替えるタイプの不透明オブジェクトに // 用いるもので、半透明オブジェクトは「Transparent」を使うべきかと思いますが、そうしてしまうと // 影機能も使えなくなってしまうようです // 半透明オブジェクトを正しくアルファ合成するには他の不透明オブジェクトよりも後に描画させたいところですが // 「AlphaTest」なら一般的な不透明オブジェクトの「Geometry」よりは後になるそうなので、描画不具合も // 起こりにくいのではないでしょうか Tags { "Queue" = "AlphaTest" "RenderType" = "TransparentCutout" } // シャドウキャスティングパス // LightModeが「ShadowCaster」のパスがないと、影を落とす・受けるのいずれも行われなくなるようです // コード末尾にFallbackを記述しておくことで他のシェーダーに処理を代替させることもできますが、 // 今回は半透明の特殊なケースですので、自前で用意することにしました // なお、旧バージョンでは「ShadowCollector」パスが影を受ける処理を担当していたそうですが // 現在は廃止されたようです Pass { Name "ShadowCaster" Tags { "LightMode" = "ShadowCaster" } ZWrite On ZTest LEqual CGPROGRAM #define UNITY_STANDARD_USE_DITHER_MASK #define UNITY_STANDARD_USE_SHADOW_UVS #pragma target 3.0 #pragma vertex vert #pragma fragment frag #include "UnityStandardShadow.cginc" struct VertexOutput { V2F_SHADOW_CASTER_NOPOS float2 tex: TEXCOORD1; }; void vert(VertexInput v, out VertexOutput o, out float4 opos: SV_POSITION) { TRANSFER_SHADOW_CASTER_NOPOS(o, opos) o.tex = v.uv0; } half4 frag(VertexOutput i, UNITY_VPOS_TYPE vpos: VPOS): SV_Target { // シャドウマップへの描画は原理的に完全透明か完全不透明でないとなりません // そこで、Unity組み込みのディザリング用テクスチャをアルファに基づいて参照することで // アルファが小さいほど高確率で透明、大きいほど不透明となるような動作をさせることができます // できあがるシャドウマップにはディザリングによるノイズが乗っていますが、ソフトシャドウモードなら // 後で近傍比率フィルタリングがかかるので、影に関してはさほど見た目は悪くないと思われます // 半透明部分のエッジにノイズが目立つかもしれませんが、これはポストエフェクトなどでごまかす...? half alpha = tex2D(_MainTex, i.tex.xy).a * _Color.a; alpha = tex3D(_DitherMaskLOD, float3(vpos.xy * 0.25, alpha * 0.9375)).a; // 場合によっては下記1行をコメントアウトして、Quad全面を完全描画させた方が良好な結果になるかと思います clip(alpha - 0.01); // ディザリングの結果アルファ0.01未満になればフラグメントを破棄 SHADOW_CASTER_FRAGMENT(i) } ENDCG } // フォワードレンダリングベースパス Pass { Name "ForwardBase" Tags { "LightMode" = "ForwardBase" } Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha // 一般的なアルファ合成方式を使用 ZWrite On ZTest LEqual CGPROGRAM #pragma vertex vert #pragma fragment frag #pragma fragmentoption ARB_fog_exp2 #pragma fragmentoption ARB_precision_hint_fastest #pragma multi_compile_fwdbase #pragma multi_compile _ UNITY_UI_ALPHACLIP // アルファクリップがオン・オフの場合でマルチコンパイル #include "UnityCG.cginc" #include "AutoLight.cginc" sampler2D _MainTex; fixed4 _Color; float _ShadowIntensity; struct v2f { float4 pos: SV_POSITION; // UNITY_TRANSFER_SHADOW内ではクリッピング座標の名前が「pos」であることが前提になっているため、そのようにする(ご質問者さんのコードでは、すでにそうなっていました) float2 uv: TEXCOORD0; UNITY_SHADOW_COORDS(1) // TEXCOORD1を影情報伝達に使用する float3 worldPos: TEXCOORD2; // TEXCOORD2をワールド座標伝達に使用する }; v2f vert(appdata_full v) // 頂点入力データの形式として、appdata_tanに代わってappdata_fullを使う { v2f o; o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex); o.uv = v.texcoord.xy; UNITY_TRANSFER_SHADOW(o, v.texcoord1); // texcoord1にライトマップ用UVが格納されているので、それを使って影情報の計算を行う o.worldPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex); // worldPosに頂点のワールド座標をセットする return o; } fixed4 frag(v2f i): SV_Target { fixed4 color = tex2D(_MainTex, i.uv) * _Color; #ifdef UNITY_UI_ALPHACLIP clip(color.a - 0.001); // アルファ0.001未満は完全透明と見なし、フラグメントを破棄してレンダリングしない #endif color.rgb *= FADED_SHADOW_ATTENUATION(i); // 影係数はアルファには作用させない return color; } ENDCG } // フォワードレンダリング加算パス Pass { Name "ForwardAdd" Tags { "LightMode" = "ForwardAdd" } Blend DstColor Zero // 普通は加算パスでは照明効果をどんどん加算していくかと思いますが、今回は影をどんどん乗算していくことにしました ZWrite Off CGPROGRAM #pragma vertex vert #pragma fragment frag #pragma fragmentoption ARB_fog_exp2 #pragma fragmentoption ARB_precision_hint_fastest #pragma multi_compile_fwdadd_fullshadows #pragma multi_compile _ UNITY_UI_ALPHACLIP #include "UnityCG.cginc" #include "AutoLight.cginc" sampler2D _MainTex; fixed4 _Color; float _ShadowIntensity; // v2f、vertはベースパスと同じ(CGINCLUDEやcgincを使って共通コードをまとめることも可能かと思います) struct v2f { float4 pos: SV_POSITION; float2 uv: TEXCOORD0; UNITY_SHADOW_COORDS(1) float3 worldPos: TEXCOORD2; }; v2f vert(appdata_full v) { v2f o; o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex); o.uv = v.texcoord.xy; UNITY_TRANSFER_SHADOW(o, v.texcoord1); o.worldPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex); return o; } fixed4 frag(v2f i): SV_Target { float alpha = tex2D(_MainTex, i.uv).a * _Color.a; #ifdef UNITY_UI_ALPHACLIP clip(alpha - 0.001); // アルファ0.001未満は完全透明と見なし、フラグメントを破棄してレンダリングしない #endif float attenuation = FADED_SHADOW_ATTENUATION(i); return fixed4(attenuation, attenuation, attenuation, 1.0); } ENDCG } } }

進捗

こちらのコードを参照しているのですが、うまく表示されません。

Shader "Unlit/reversible" { Properties { _MainTex ("Texture", 2D) = "white" {} _MainTex2("Texture2", 2D) = "white"{} } SubShader { Tags { "RenderType"="Opaque" } LOD 100 Cull off Pass { CGPROGRAM #pragma vertex vert #pragma fragment frag #pragma target 3.0 #include "UnityCG.cginc" struct appdata { float4 vertex : POSITION; float2 uv : TEXCOORD0; }; struct v2f { float2 uv : TEXCOORD0; float4 vertex : SV_POSITION; }; sampler2D _MainTex; sampler2D _MainTex2; float4 _MainTex_ST; v2f vert (appdata v) { v2f o; o.vertex = UnityObjectToClipPos( v.vertex ); o.uv = v.uv; return o; } fixed4 frag (v2f i, fixed facing : VFACE) : SV_Target { return (facing > 0 ) ? tex2D(_MainTex, i.uv) : tex2D(_MainTex2, i.uv); } ENDCG } } }

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ベストアンサー

両者を合体させるとなりますと、下記のような形はいかがでしょうか。

ShaderLab

1Shader "Unlit/DoubleSided" 2{ 3 Properties 4 { 5 _Color ("Front Color", Color) = (1, 1, 1, 1) 6 [NoScaleOffset] _MainTex ("Front Texture", 2D) = "white" { } 7 _BackColor ("Back Color", Color) = (1, 1, 1, 1) 8 [NoScaleOffset] _BackTex ("Back Texture", 2D) = "white" { } 9 _ShadowIntensity ("Shadow Intensity", Range(0.0, 1.0)) = 0.5 10 [Toggle(UNITY_UI_ALPHACLIP)] _UseUIAlphaClip ("Use Alpha Clip", Float) = 0 11 [Toggle(RECT_DEPTH)] _UseRectDepth ("Use Rectangular Depth", Float) = 0 12 } 13 14 // v2f、vertなどの共通化できる部分をCGINCLUDE内にまとめました 15 CGINCLUDE 16 #include "UnityCG.cginc" 17 #include "AutoLight.cginc" 18 #define FADED_SHADOW_ATTENUATION(i) (1.0 - (1.0 - UNITY_SHADOW_ATTENUATION(i, i.worldPos)) * _ShadowIntensity) 19 float4 _BackColor; 20 sampler2D _BackTex; 21 struct v2f 22 { 23 float4 pos: SV_POSITION; 24 float2 uv: TEXCOORD0; 25 UNITY_SHADOW_COORDS(1) 26 float3 worldPos: TEXCOORD2; 27 }; 28 v2f vert(appdata_full v) 29 { 30 v2f o; 31 o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex); 32 o.uv = v.texcoord.xy; 33 UNITY_TRANSFER_SHADOW(o, v.texcoord1); 34 o.worldPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex); 35 return o; 36 } 37 ENDCG 38 39 SubShader 40 { 41 Tags { "Queue" = "AlphaTest" "RenderType" = "TransparentCutout" } 42 43 Pass 44 { 45 Name "ShadowCaster" 46 Tags { "LightMode" = "ShadowCaster" } 47 ZWrite On ZTest LEqual Cull Off // カリングをオフにして両面描画としました 48 CGPROGRAM 49 #define UNITY_STANDARD_USE_DITHER_MASK 50 #define UNITY_STANDARD_USE_SHADOW_UVS 51 #pragma target 3.0 52 #pragma vertex vertShadow 53 #pragma fragment fragShadow 54 #pragma multi_compile _ RECT_DEPTH 55 #include "UnityStandardShadow.cginc" 56 struct VertexOutput 57 { 58 V2F_SHADOW_CASTER_NOPOS 59 float2 tex: TEXCOORD1; 60 }; 61 void vertShadow(VertexInput v, out VertexOutput o, out float4 opos: SV_POSITION) 62 { 63 TRANSFER_SHADOW_CASTER_NOPOS(o, opos) 64 o.tex = v.uv0; 65 } 66 half4 fragShadow(VertexOutput i, UNITY_VPOS_TYPE vpos: VPOS, float facing : VFACE): SV_Target 67 { 68 // 自身の落とす影を四角にするかどうかをトグルで切り替えるようにしました 69 #ifndef RECT_DEPTH 70 // facingに応じて前面・背面のアルファを切り替えるようにしました 71 half alpha = lerp(tex2D(_BackTex, i.tex).a * _BackColor.a, tex2D(_MainTex, i.tex).a * _Color.a, facing * 0.5 + 0.5); 72 alpha = tex3D(_DitherMaskLOD, float3(vpos.xy * 0.25, alpha * 0.9375)).a; 73 clip(alpha - 0.01); 74 #endif 75 SHADOW_CASTER_FRAGMENT(i) 76 } 77 ENDCG 78 } 79 80 Pass 81 { 82 Name "ForwardBase" 83 Tags { "LightMode" = "ForwardBase" } 84 Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha 85 ZWrite On ZTest LEqual Cull Off // カリングをオフにして両面描画としました 86 CGPROGRAM 87 #pragma vertex vert 88 #pragma fragment frag 89 #pragma fragmentoption ARB_fog_exp2 90 #pragma fragmentoption ARB_precision_hint_fastest 91 #pragma multi_compile_fwdbase 92 #pragma multi_compile _ UNITY_UI_ALPHACLIP 93 sampler2D _MainTex; 94 fixed4 _Color; 95 float _ShadowIntensity; 96 fixed4 frag(v2f i, float facing : VFACE): SV_Target 97 { 98 // facingに応じて前面・背面の色を切り替えるようにしました 99 fixed4 color = lerp(tex2D(_BackTex, i.uv) * _BackColor, tex2D(_MainTex, i.uv) * _Color, facing * 0.5 + 0.5); 100 #ifdef UNITY_UI_ALPHACLIP 101 clip(color.a - 0.001); 102 #endif 103 color.rgb *= FADED_SHADOW_ATTENUATION(i); 104 return color; 105 } 106 ENDCG 107 } 108 109 Pass 110 { 111 Name "ForwardAdd" 112 Tags { "LightMode" = "ForwardAdd" } 113 Blend DstColor Zero 114 ZWrite Off Cull Off // カリングをオフにして両面描画としました 115 CGPROGRAM 116 #pragma vertex vert 117 #pragma fragment frag 118 #pragma fragmentoption ARB_fog_exp2 119 #pragma fragmentoption ARB_precision_hint_fastest 120 #pragma multi_compile_fwdadd_fullshadows 121 #pragma multi_compile _ UNITY_UI_ALPHACLIP 122 #include "UnityCG.cginc" 123 #include "AutoLight.cginc" 124 sampler2D _MainTex; 125 fixed4 _Color; 126 float _ShadowIntensity; 127 fixed4 frag(v2f i, float facing : VFACE): SV_Target 128 { 129 // facingに応じて前面・背面のアルファを切り替えるようにしました 130 float alpha = lerp(tex2D(_BackTex, i.uv).a * _BackColor.a, tex2D(_MainTex, i.uv).a * _Color.a, facing * 0.5 + 0.5); 131 #ifdef UNITY_UI_ALPHACLIP 132 clip(alpha - 0.001); 133 #endif 134 float attenuation = lerp(1.0, FADED_SHADOW_ATTENUATION(i), alpha); 135 return fixed4(attenuation, attenuation, attenuation, 1.0); 136 } 137 ENDCG 138 } 139 } 140}

表面

図1

裏面

図2

Use Rectangular Depth オン

図3

Use Rectangular Depth オフ

図4

デプスをディザリングすると半透明部分にノイズが乗ってしまったり、逆にデプスを四角形のままにすると透明部分にも影が乗っているかのように見えてしまったり(あの影は実際には地面側のマテリアルが描画しているものです)...といった欠点は相変わらずですが、ひとまずCastShadowTest1と同等の描画結果、かつ表裏別々のテクスチャにはなるかと思います。

投稿2022/03/23 22:07

編集2022/03/24 00:25
Bongo

総合スコア10549

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kaishinn

2022/03/24 02:05

早速のご回答ありがとうございます。 私の環境で試したところ問題なく動作致しました。 この度はありがとうございました。

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