给物体边缘加高光轮廓的办法，付Demo（增加一组算法)

最近我迷上了Unity，经过一番研究，对一些技术点有了些许心得，在此分享给大家。

1. 边缘光方法（Rim Light）

Unity官方教程中有相关例子，其核心代码为：

half rim = 1.0 - saturate(dot (normalize(IN.viewDir), IN.worldNormal));
o.Emission = _RimColor.rgb * pow (rim, _RimPower);

其中，IN.viewDir 是当前视角向量，IN.worldNormal 是物体的法线。dot 函数用于计算视角向量和法线向量的点积，该点积的值等于视角向量和法线向量夹角的余弦值（Cos值），具体情况如下图所示：

Cos值的范围是从1到0，通过 1 - Cos 计算后，其范围变为从0到1，并且在夹角为90度时达到最大值。这一特性恰好可以用来模拟侧光的强度，因为与视角成90度的部分光线最强，也就是我们所需要的边缘光。

为了强化边缘发亮的效果，我们使用 pow 函数（即 rim 的 _RimPower 次方）对这个值的变化率进行放大。下面进行对比说明：

这种边缘光方法在处理复杂几何形体时效果较好。然而，在处理平直的物体时，边缘光会变得不明显；对于方形物体，边缘光几乎难以看见。这是因为正方形每个面的法线方向都是一致的，无法体现出变化和轮廓。

另外，这种方法在描绘凹的几何体时，凹的部分（包括法线贴图造成的凹凸）的边缘也都会被绘制出来，但这并非真正意义上的边缘轮廓，仅仅是一种侧光效果。

该方法的优点在于实现简单，只需对官方的Shader进行改写，添加计算边缘光的代码，即可实现边缘光效果。在需要显示边缘光时，动态切换Shader即可，基本不需要代码干预，效率较高。

这种方法的实现较为复杂，下面仅介绍大致思路：

将需要渲染轮廓的物体放置在一个单独的层中。
在该层中设置一个禁用（disable）的摄像机，将其 culling mask 设置为渲染物体所在的层。
主摄像机的 culling mask 保持为 everything。
生成一个 RenderTexture。
使用 RenderWithShader 方法，让禁用的辅助摄像机指定一个单色渲染的Shader（只需要轮廓，不需要进行光照计算），将物体的轮廓渲染到一个 RenderTexture 中。
继续使用单色Shader，采用类似Unity自带Blur的方法，将物体轮廓图上下左右移动几个像素，然后叠加在一起，得到一个比原来轮廓更大、边缘模糊的轮廓图，并将其存储到一个临时的 RenderTexture 中。
将大的轮廓图和原始轮廓图进行叠加，消除中间清晰轮廓的部分，从而得到一个完整带透明度的轮廓图。
在主摄像机的 OnRenderImage 函数中，将这个透明轮廓图和主摄像机渲染的图像进行Alpha混合，即可产生一个完整且不被遮挡的轮廓效果。

效果如下图所示，明显比侧光效果要好很多。不过，这种方法的开销较大，并且需要较多的代码支持。

附上一个小Demo，其中包含了上述两种方法。在Demo中，鼠标可以控制镜头进行平移、旋转和缩放操作。鼠标划过物体时显示侧光效果，点击物体时显示清晰轮廓效果，再次点击则消除效果。同时，还可以设置边缘颜色、宽度和模糊度。目标物体按照材质进行分组，方便处理，并且可以将轮廓变换成细线，颜色设置为绿色。

对代码进行了优化，减少了一组 RenderTexture 的使用，因为该资源比较耗费性能，同时也减少了计算的次数。另外，增加了一组可以同时完成模糊和裁剪操作的Shader，这种Shader在资源使用上更加节省，但边缘会相对模糊。

可以根据实际需求选择合适的算法。总体而言，由于这是全屏效果，与被渲染物体的数量无关，所以基本上显示轮廓物体的多少不会影响效率。

附件里包含了两种方法的代码和Shader。其中，RimLight方法一个Shader就能对应一种材质效果，不需要代码支持；后一种方法则需要代码和Shader配合，类似官方的Image Effect效果。