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全能挖孔 Shader

前言

  • 来了来了,今天给大家分享的绝对是 好东西 !!!

  • 相信很多人都遇到需要 在图片上挖孔(镂空) 的需求,最常见的例子就是 新手引导中的镂空遮罩 。虽然可以用 Mask 实现,但是效果太勉强,也不好控制,而且很不优雅,更好的解决方案就是用 Shader 来实现。

  • 所以今天给大家带来的是 可以满足几乎所有挖孔需求的 Shader 和炒鸡方便的配套组件

  • 矩形、圆形、圆角、边缘虚化,位置可控,统统 打包带走 ,而且可通过代码轻松控制!

  • 什么?想要三角形和五角星?不,你不想!


效果展示

  • 镂空 Shader 与 HollowOut 组件搭配使用效果顶呱呱~

是矩形还是圆形呢

圆形

大小位置变化丝毫不影响

  • 下图是我配合 TouchBlocker 组件实现的新手引导功能。

TouchBlocker 是 Eazax-CCC 中一个用来限制可点击的节点的独立组件,完整文件在这里 TouchBlocker.ts

Eazax-CCC 是我目前维护的一个开源游戏开发脚手架,包含各种实用的组件,目前也在不断更新中,有需要的童鞋在公众号发送“开源”即可获取链接,不要忘记 Star 哦~

让你点啥就点啥

  • 实现上面的新手引导需要的核心代码还不到 15 行,嗐!苏福~
// 以下为新手引导实现核心代码,多简单啊

protected onLoad() {
this.startBtn.on('touchend', this.onStartBtnClick, this);
this.oneBtn.on('touchend', this.onOneBtnClick, this);
this.twoBtn.on('touchend', this.onTwoBtnClick, this);
}

protected start() {
this.hollowOut.nodeSize(); // 将遮罩镂空设为节点大小
this.touchBlocker.setTarget(this.startBtn); // 设置可点击节点
}

private async onStartBtnClick() {
this.touchBlocker.blockAll(); // 屏蔽所有点击
await this.hollowOut.rectTo(1, this.oneBtn.getPosition(), this.oneBtn.width + 10, this.oneBtn.height + 10, 5, 5);
this.touchBlocker.setTarget(this.oneBtn); // 设置可点击节点
}

private async onOneBtnClick() {
this.hollowOut.nodeSize(); // 将遮罩镂空设为节点大小
this.touchBlocker.blockAll(); // 屏蔽所有点击
await this.hollowOut.rectTo(1, this.twoBtn.getPosition(), this.twoBtn.width + 10, this.twoBtn.height + 10, 5, 5);
this.touchBlocker.setTarget(this.twoBtn); // 设置可点击节点
}

private onTwoBtnClick() {
this.hollowOut.nodeSize(); // 将遮罩镂空设为节点大小
this.touchBlocker.passAll(); // 放行所有点击
}

整体思路

  1. 镂空的具体实现思路无非就是渲染时判断每个点的位置,是否符合我们的要求,符合的设为透明或者直接放弃渲染,否则正常渲染即可。
  2. 由于 Shader 在渲染时使用的是标准屏幕坐标系(左上角为原点),与我们平时在 Creator 中使用的笛卡尔坐标系(左下角为原点)和本地坐标系(中间为原点)不同,使用时需要经过坐标转换。
  3. 同时 Shader 中的点的坐标使用的不是相对于坐标系的位置,而是点处于节点宽高的百分比值,比如在屏幕中间的位置为(0, 0),在 Shader 中就为 (0.5, 0.5),这也是需要我们自己去计算的地方。
  4. 由于我接触 Shader 的时间还不是很长,很多地方都不熟悉,一路跌跌撞撞边学边写花了几个晚上才把这个 Shader 和配套组件做完,而且我觉得还有优化的空间。
  5. 以后我也会持续学习并深入理解 Shader 的编写,自己学习的同时也不忘记把知识分享给大家。后面我会写一系列入门文章,给同样想要学习 Shader 的童鞋参考,感兴趣的童鞋可以关注下哦~

代码实现

注:本 Shader 基于 Cocos Creator 2.3.3 开发

重要提醒: 使用自定义 Shader 需要禁用动态合图功能,否则在运行的时候会出现渲染单色图片 Shader 失效的情况(编辑器中正常显示)

// 禁用动态合图
cc.dynamicAtlasManager.enabled = false;

Shader

  1. 由于完整 Shader 代码过于冗长,这里只贴出来比较关键的片段着色器部分。完整的代码在这里 eazax-hollowout.effect
  2. 另外我对 Shader 编写还不是很熟悉,主函数中使用了很多 if else 判断,我也在尝试优化中,如果有大佬知道如何优化,还请多多指教!
// 以下为镂空 Shader 中的片段着色器部分

CCProgram fs %{
precision highp float;

in vec2 v_uv0;
in vec4 v_color;

uniform sampler2D texture;

uniform BaseParams {
vec2 center;
float ratio;
};

uniform RectParams {
float width;
float height;
float round;
float feather;
};

void main () {
vec4 color = v_color;
color *= texture(texture, v_uv0);
// 边缘
float minX = center.x - (width / 2.0);
float maxX = center.x + (width / 2.0);
float minY = center.y - (height * ratio / 2.0);
float maxY = center.y + (height * ratio / 2.0);
if (v_uv0.x >= minX && v_uv0.x <= maxX && v_uv0.y >= minY && v_uv0.y <= maxY) {
if (round == 0.0) discard; // 没有圆角则直接丢弃
// 圆角处理
float roundY = round * ratio;
vec2 vertex;
if (v_uv0.x <= minX + round) {
if (v_uv0.y <= minY + roundY) {
vertex = vec2(minX + round, (minY + roundY) / ratio); // 左上角
} else if (v_uv0.y >= maxY - roundY) {
vertex = vec2(minX + round, (maxY - roundY) / ratio); // 左下角
} else {
vertex = vec2(minX + round, v_uv0.y / ratio); // 左中
}
} else if (v_uv0.x >= maxX - round) {
if (v_uv0.y <= minY + roundY){
vertex = vec2(maxX - round, (minY + roundY) / ratio); // 右上角
} else if (v_uv0.y >= maxY - roundY) {
vertex = vec2(maxX - round, (maxY - roundY) / ratio); // 右下角
} else {
vertex = vec2(maxX - round, v_uv0.y / ratio); // 右中
}
} else if (v_uv0.y <= minY + roundY) {
vertex = vec2(v_uv0.x, (minY + roundY) / ratio); // 上中
} else if (v_uv0.y >= maxY - roundY) {
vertex = vec2(v_uv0.x, (maxY - roundY) / ratio); // 下中
} else {
discard; // 中间
}
float dis = distance(vec2(v_uv0.x, v_uv0.y / ratio), vertex);
color.a = smoothstep(round - feather, round, dis);
} else {
color.a = 1.0;
}

color.a *= v_color.a;
gl_FragColor = color;
}
}%

HollowOut

  1. 然后是配套使用的 HollowOut 组件,开箱即用~组件中已经实现了坐标以及距离的转换,使用非常的方便快捷。完整文件在这里 HollowOut.ts
  2. 这个组件的代码也比较多,这里只贴出较为关键的代码,大多数的情况处理我都已经封装好了,通过下面的代码大家可以轻易得知我是如何转换参数的,所以你也可以参照实现自己需要的特效或功能~
/**
* 渲染
* @param keepUpdating 是否每帧自动更新
*/
private render(keepUpdating: boolean) {
switch (this.shape) {
case Shape.Rect:
this.rect(this.center, this.width, this.height, this.round, this.feather, keepUpdating);
break;
case Shape.Circle:
this.circle(this.center, this.radius, this.feather, keepUpdating);
break;
}
}

/**
* 矩形镂空
* @param center 中心坐标
* @param width 宽
* @param height 高
* @param round 圆角半径
* @param feather 边缘虚化宽度
* @param keepUpdating 是否每帧自动更新
*/
public rect(center?: cc.Vec2, width?: number, height?: number, round?: number, feather?: number, keepUpdating: boolean = false) {
this.shape = Shape.Rect;
if (center !== null) this.center = center;
if (width !== null) this.width = width;
if (height !== null) this.height = height;
if (round !== null) {
this.round = round >= 0 ? round : 0;
let min = Math.min(this.width / 2, this.height / 2);
this.round = this.round <= min ? this.round : min;
}
if (feather !== null) {
this.feather = feather >= 0 ? feather : 0;
this.feather = this.feather <= this.round ? this.feather : this.round;
}
this.material.setProperty('ratio', this.getRatio());
this.material.setProperty('center', this.getCenter(this.center));
this.material.setProperty('width', this.getWidth(this.width));
this.material.setProperty('height', this.getHeight(this.height));
this.material.setProperty('round', this.getRound(this.round));
this.material.setProperty('feather', this.getFeather(this.feather));
this.keepUpdating = keepUpdating;
}

/**
* 圆形镂空
* @param center 中心坐标
* @param radius 半径
* @param feather 边缘虚化宽度
* @param keepUpdating 是否每帧自动更新
*/
public circle(center?: cc.Vec2, radius?: number, feather?: number, keepUpdating: boolean = false) {
this.shape = Shape.Circle;
if (center !== null) this.center = center;
if (radius !== null) this.radius = radius;
if (feather !== null) this.feather = feather >= 0 ? feather : 0;
this.material.setProperty('ratio', this.getRatio());
this.material.setProperty('center', this.getCenter(this.center));
this.material.setProperty('width', this.getWidth(this.radius * 2));
this.material.setProperty('height', this.getHeight(this.radius * 2));
this.material.setProperty('round', this.getRound(this.radius));
this.material.setProperty('feather', this.getFeather(this.feather));
this.keepUpdating = keepUpdating;
}

/**
* 缓动镂空(矩形)
* @param time 时间
* @param center 中心坐标
* @param width 宽
* @param height 高
* @param round 圆角半径
* @param feather 边缘虚化宽度
*/
public rectTo(time: number, center: cc.Vec2, width: number, height: number, round: number = 0, feather: number = 0): Promise<void> {
return new Promise(res => {
cc.Tween.stopAllByTarget(this);
this.tweenRes && this.tweenRes();
this.tweenRes = res;
if (round > width / 2) round = width / 2;
if (round > height / 2) round = height / 2;
if (feather > round) feather = round;
this.shape = Shape.Rect;
cc.tween<HollowOut>(this)
.call(() => this.keepUpdating = true)
.to(time, {
center: center,
width: width,
height: height,
round: round,
feather: feather
})
.call(() => {
this.scheduleOnce(() => {
this.keepUpdating = false;
this.tweenRes();
this.tweenRes = null;
});
})
.start();
});
}

/**
* 缓动镂空(圆形)
* @param time 时间
* @param center 中心坐标
* @param radius 半径
* @param feather 边缘虚化宽度
*/
public circleTo(time: number, center: cc.Vec2, radius: number, feather: number = 0): Promise<void> {
return new Promise(res => {
cc.Tween.stopAllByTarget(this);
this.tweenRes && this.tweenRes();
this.tweenRes = res;
this.shape = Shape.Circle;

cc.tween<HollowOut>(this)
.call(() => this.keepUpdating = true)
.to(time, {
center: center,
radius: radius,
feather: feather
})
.call(() => {
this.scheduleOnce(() => {
this.keepUpdating = false;
this.tweenRes();
this.tweenRes = null;
});
})
.start();
});
}

/**
* 取消所有挖孔
*/
public reset() {
this.rect(cc.v2(), 0, 0, 0, 0);
}

/**
* 挖孔设为节点大小(就整个都挖没了)
*/
public nodeSize() {
this.rect(this.node.getPosition(), this.node.width, this.node.height, 0, 0);
}

/**
* 获取中心点
* @param center
*/
private getCenter(center: cc.Vec2) {
let x = (center.x + (this.node.width / 2)) / this.node.width;
let y = (-center.y + (this.node.height / 2)) / this.node.height;
return cc.v2(x, y);
}

/**
* 获取节点宽高比
*/
private getRatio() {
return this.node.width / this.node.height;
}

/**
* 获取挖孔宽度
* @param width
*/
private getWidth(width: number) {
return width / this.node.width;
}

/**
* 获取挖孔高度
* @param height
*/
private getHeight(height: number) {
return height / this.node.width;
}

/**
* 获取圆角半径
* @param round
*/
private getRound(round: number) {
return round / this.node.width;
}

/**
* 获取边缘虚化宽度
* @param feather
*/
private getFeather(feather: number) {
return feather / this.node.width;
}
  • 另外我还提供了矩形和圆形的独立版本 Shader ,独立版本需要自行设置 Material 才能使用,同时不适用于 HollowOut 组件,当然可以自行实现。传送门

独立版本


使用方法

  1. 在带有 Sprite 组件的节点上添加 HollowOut 组件。
  2. 如果使用了 Eazax-CCC 脚手架则组件会自动绑定资源,如果是单独导入项目的,需要按照以下内容的操作。
  3. 镂空 Shader 文件 eazax-hollowout.effect 拖到 HollowOut 组件的 Effect 属性上即可。
  4. 在编辑器上调整需要的属性,或者使用代码获取 HollowOut 组件来设置属性。

How to use?


结束语

以上皆为陈皮皮的个人观点,小生不才,文采不佳,如果写得不好还请各位多多包涵。如果有哪些地方说的不对,还请各位指出,希望与大家共同进步。

接下来我会持续分享自己所学的知识与见解,欢迎各位关注本公众号。

我们,下次见!


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Eazax-CCC 游戏开发脚手架

eazax-hollowout.effect

HollowOut.ts

TouchBlocker.ts


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