效果预览
项目开源地址：https://github.com/buggzd/UnityDr.StrangePortal
一些基础约定
首先玩家所在的空间叫做A空间，传送门要传送去的空间叫做B空间，同时A空间下的相机（主相机）叫camA，A空间下的传送门叫portalA，B空间同理。
实现传送门内部画面
基本思路就是使用一个RT相机（该相机的所有参数应该和A相机相同），RT相机放在B空间，叫该相机camB，对于两个空间都存在一个一模一样的传送门，我们只需要让camB相对于portalB的运动和相机A相对于portalB的运动同步，那么camB得到的rendertexture上传送门的位置和A是一模一样的，我们只需要把RT图（rendertexture）上传送门内的图像贴到portalA上，就可以得到透过传送门看到传送去的场景。
1. 实现相机同步
这里是一个经典的相对运动问题，和渲染管线里的MV矩阵变化过程很类似，具体的可以去看games101。把这个脚本挂到camB上，再把camA，portalA，portalB挂上运行游戏就可以看到两个相机可以同步旋转和移动了。
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
public class PortalCam : MonoBehaviour
{
// Start is called before the first frame update
//camA
public Transform PlayerCamera;
//portalA
public Transform Portal;
//portalB
public Transform OtherPortal;
// Update is called once per frame
void Update()
{
//相对偏移
Vector3 OffsetFromPortal=PlayerCamera.position - OtherPortal.position;
//获取两个传送门之间的角度差值
//同步转动
float angularDifference = -Quaternion.Angle( OtherPortal.rotation, Portal.rotation);
Quaternion portalRotationDifference = Quaternion.AngleAxis(angularDifference, Vector3.up);
Vector3 newCamerDirection= portalRotationDifference * PlayerCamera.forward;
transform.rotation = Quaternion.LookRotation(newCamerDirection,Vector3.up);
//先旋转后平移
Vector3 positionOffset = Quaternion.Euler(0f, angularDifference, 0f) * OffsetFromPortal;
transform.position = positionOffset + Portal.position;
}
}
2. 实现传送门贴图
这里用到的是一个很简单的屏幕空间UV采样RT贴图。开头说明了两个相机看到的画面，传送门位置相同，所以就可以直接使用camA的屏幕空间来采样camB的rendertexture。
需要注意的是如果希望做后处理，用hdr，那么camB的rendertexture需要使用支持hdr的格式，传统的3通道8位肯定是不能记录hdr信息的，可以改成16位。
传送门屏幕空间UVshader
Shader "Unlit/ScreenUv"
{
Properties
{
_MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
}
SubShader
{
Tags { "RenderType"="Opaque" }
Pass
{
CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
#include "UnityCG.cginc"
struct appdata
{
float4 vertex : POSITION;
float2 uv : TEXCOORD0;
};
struct v2f
{
float4 screen_pos:TEXCOORD1;
float4 vertex : SV_POSITION;
};
sampler2D _MainTex;
float4 _MainTex_ST;
v2f vert (appdata v)
{
v2f o;
o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
o.screen_pos=o.vertex;
//平台兼容
o.screen_pos.y=o.screen_pos.y*_ProjectionParams.x;
return o;
}
fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
{
// sample the texture
float2 uv=i.screen_pos.xy/i.screen_pos.w;
uv=(uv+1)*0.5;
fixed4 col = tex2D(_MainTex, uv);
return col;
}
ENDCG
}
}
}
使用脚本给shader赋值
这个随便写了，当然你也可以直接创建一个rt图然后拖到materia上。
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
public class SetPortalTex : MonoBehaviour
{
//camB
public Camera cam;
//portalA material
public Material PortalMat;
// Start is called before the first frame update
void Start()
{
if(cam.targetTexture != null)
{
cam.targetTexture.Release();
}
//支持hdr
cam.targetTexture = new RenderTexture(Screen.width, Screen.height,24, RenderTextureFormat.RGB111110Float);
PortalMat.mainTexture = cam.targetTexture;
}
}
实现传送门粒子特效
传送门的粒子特效有两种实现方式，一种是使用unity自带的粒子，另一种是使用VFX。这两种方法各有各的好处，使用自带粒子是可以做墙壁碰撞的，使用VFX则需要在VFX里设置碰撞箱。使用VFX得到的效果很不错，而且很简单易上手，但是需要用URP管线。
方法一 Unity自带粒子
这里只提供思路，具体实现细节请自行实现（因为我没用原装粒子）。这里创建多个粒子生成器，每个生成器都是向上喷发粒子，然后通过脚本动画控制每个生成器的移动，让生成器绕着传送门的圆形旋转。
方法二 VFXGraph
这个方法非常简单，大致都是根据这篇文章(https://www.bilibili.com/read/cv15931018)实现的，安装一个Unity额外的VFX扩展，和shaderGraph一样的连线调数值就可以了。
实现物体传送
基础数学知识
向量点积
为了实现传送门的传送判定，我们需要知道待传送物体是否在传送门正面，此时我们就需要使用向量点积来判断。通过代码控制获取传送门正向的方向向量，计算传送门到角色的向量。
向量点积的定义：
通过定义我们可以得知，当两个向量之间夹角为-90°~90°时，点积值为正。在三维中，两向量点积为正的区域正好把空间分隔为了两半，一半是点积为正的区域，一半是点积为负的区域（当然还有0）
这里我们可以测试一下，写一个简单的shader
Shader "Unlit/sphere"
{
Properties
{
_MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
//方向向量
_Dir("Direction",Vector)=(1,0,0,0)
}
SubShader
{
Tags { "RenderType"="Opaque" }
LOD 100
Pass
{
CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
#include "UnityCG.cginc"
struct appdata
{
float4 vertex : POSITION;
float2 uv : TEXCOORD0;
};
struct v2f
{
float2 uv : TEXCOORD0;
float4 vertex : SV_POSITION;
float3 pos_OS:TEXCOORD1;
};
sampler2D _MainTex;
float4 _MainTex_ST;
float4 _Dir;
v2f vert (appdata v)
{
v2f o;
o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
o.uv = TRANSFORM_TEX(v.uv, _MainTex);
//使用模型空间展示不同向量的点乘
o.pos_OS=v.vertex;
return o;
}
fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
{
fixed4 col = tex2D(_MainTex, i.uv);
//当点积小于0的都直接舍去
clip(dot(i.pos_OS,_Dir));
return col;
}
ENDCG
}
}
}
碰撞
光有向量点积还不能实现传送门效果，因为只使用向量点积是否大于0来判断，会导致当带传送物体只要是在传送门后方都会被传送，就算是传送物体绕过了传送门也会被传送。这和我们期望的传送门效果不一样，这时就需要引入碰撞来解决这个问题。
具体的思路就是在传送门前加一个碰撞箱，当产生碰撞时再进行点积检测。
更改传送物体位置
在先前同步摄像机的脚本，我们解决了相对运动的问题，这里又可以再用上了，当物体确认需要传送，只需要计算好传送物体对于PortalA的偏移值，然后加在PortalB上就可以了。需要注意的是传送需要先旋转180°，需要移动到portalB的背后而不是前面。
float rotationDiff=-Quaternion.Angle(Portal.rotation,OtherPortal.rotation);
rotationDiff += 180;
player.Rotate(Vector3.up,rotationDiff);
Vector3 positionOffset = Quaternion.Euler(0f, rotationDiff, 0f) * portalToPlayer;
player.position = OtherPortal.position + positionOffset;
完整源码
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
public class PortalCollider : MonoBehaviour
{
//PortalA
public Transform Portal;
//PortalB
public Transform OtherPortal;
public Transform player;
private bool teleport=false;
// Start is called before the first frame update
void Start()
{
}
// Update is called once per frame
void LateUpdate()
{
if (teleport)
{
Vector3 portalToPlayer = player.position-Portal.position;
//如果走到背面点积为负数
if (Vector3.Dot(Portal.up, portalToPlayer) < 0f)
{
float rotationDiff=-Quaternion.Angle(Portal.rotation,OtherPortal.rotation);
rotationDiff += 180;
player.Rotate(Vector3.up,rotationDiff);
Vector3 positionOffset = Quaternion.Euler(0f, rotationDiff, 0f) * portalToPlayer;
player.position = OtherPortal.position + positionOffset;
Debug.Log(player.position);
teleport = false;
}
}
}
private void OnTriggerEnter(Collider other)
{
Debug.Log("OnTriggerEnter");
if (other.tag == "Player") {
teleport = true;
}
if (other.tag == "ball")
{
teleport = true;
}
}
private void OnTriggerExit(Collider other)
{
if (other.tag == "Player")
{
teleport = false;
}
if (other.tag == "ball")
{
teleport = false;
}
}
}
Q.E.D.