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【Unity3D】 デプスバッファを利用する

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DepthTextureについて

Cameraから描画する

  • カラーバッファ
    DepthTexture00s.jpg

  • デプスバッファ
    DepthTexture01s.jpg

● 手順
1. Cameraのデプスバッファ描画先にRenderTextureをアタッチする。
2. OnPostRender() で加工したり、画面に出力したりします。

●サンプルコード
```csharp
public class RenderDepthBuffer : MonoBehaviour
{
private RenderTexture m_colorTex;
private RenderTexture m_depthTex;
public Material m_postRenderMat;

void Start ()
{
    Camera cam = GetComponent<Camera>();
    cam.depthTextureMode = DepthTextureMode.Depth;

    // カラーバッファ用 RenderTexture
    m_colorTex = new RenderTexture(Screen.width, Screen.height, 0, RenderTextureFormat.ARGB32);
    m_colorTex.Create();

    // デプスバッファ用 RenderTexture
    m_depthTex = new RenderTexture(Screen.width, Screen.height, 24, RenderTextureFormat.Depth);
    m_depthTex.Create();

    // cameraにカラーバッファとデプスバッファをセットする
    cam.SetTargetBuffers(m_colorTex.colorBuffer, m_depthTex.depthBuffer);
}

void OnPostRender()
{
    // RenderTarget無し:画面に出力される
    Graphics.SetRenderTarget(null);

    // デプスバッファを描画する(m_postRenderMatはテクスチャ画像をそのまま描画するマテリアル)
    Graphics.Blit(m_depthTex, m_postRenderMat);
}

}
```

別のカメラで利用する

カメラAで描画されたデプスバッファを元に、カメラBで別の描画を行う。
とりあえずサンプルコードだけ。

{
    // 1つ目のcameraで描画されたカラーバッファとデプスバッファ
    public RenderTexture m_firstColorTex;
    public RenderTexture m_firstDepthTex;

    // 2つ目のcameraの描画先
    private RenderTexture m_renderBuffer;

    public Material m_postRenderMat;
    public Material m_cutOffMat;

    void Start()
    {
        Camera cam = GetComponent<Camera>();

        // 二つ目のcameraの描画バッファ
        m_renderBuffer = new RenderTexture(Screen.width, Screen.height, 0, RenderTextureFormat.ARGB32);
        m_renderBuffer.Create();

        // ・カラーバッファは上記で作成したもの
        // ・デプスバッファは別のcameraで描画されたもの
        // をセットする。
        cam.SetTargetBuffers(m_renderBuffer.colorBuffer, m_firstDepthTex);
    }

    void OnPostRender()
    {
        // 描画先を完全にクリアする
        Graphics.SetRenderTarget(null);
        GL.Clear(true, true, new Color(0, 0, 0, 0));

        // 1つ目のcameraで描画されたカラーバッファを画面に描画
        Graphics.Blit(m_firstColorTex, m_postRenderMat, 0);

        // 2つ目のcameraで描画されたカラーバッファを合成
        // そのまま描画すると全て塗りつぶされてしまうので、適当にカットオフマテリアルで描画
        Graphics.Blit(m_renderBuffer, m_cutOffMat, 0);
    }
}

デプスバッファから輪郭を抽出する

  • 最終結果
    DepthEdge01s.jpg

  • 抽出された輪郭
    DepthEdge00s.jpg

●手順
1. cameraにカラーバッファとデプスバッファのRenderTextureを設定
2. OnPostRender() でカラーバッファを画面に描画。
3. デプスバッファから輪郭を抽出して別のRenderTextureへ描画
4. 輪郭テクスチャを画面に合成

●カメラにアタッチするコンポーネント

    private RenderTexture m_colorTex;   // カラーバッファ
    private RenderTexture m_depthTex;   // デプスバッファ
    private RenderTexture m_edgeTex;    // 輪郭描画先のバッファ

    public Material m_postRenderMat;    // カラーバッファ描画用
    public Material m_renderEdgeMat;    // 輪郭抽出シェーダー
    public Material m_cutOffMat;        // 輪郭合成用

    void OnPostRender()
    {
        // カラーバッファを転送(m_postRenderMatはテクスチャ画像をそのまま描画するマテリアル)
        Graphics.SetRenderTarget(null);
        GL.Clear(true, true, new Color(0, 0, 0, 0));
        Graphics.Blit(m_colorTex, m_postRenderMat);

        // 輪郭抽出用RenderTargetへ描画
        Graphics.SetRenderTarget(m_edgeTex);
        GL.Clear(true, true, new Color(0, 0, 0, 0));
        Graphics.Blit(m_depthTex, m_edgeTex, m_renderEdgeMat);

        // 輪郭テクスチャを画面に合成
        Graphics.SetRenderTarget(null);
        Graphics.Blit(m_edgeTex, m_cutOffMat);
    }

●輪郭抽出シェーダー

Shader "Custom/RenderDepthEdge" {
    Properties {
        _MainTex ("Depth Texture", 2D) = "white" {}
        _Threshold ("Edge Threshold", Range(0.0001, 1)) = 0.01
        _EdgeColor ("Edge Color", Color) = (1,1,1,1)
        _Thick("Thick", Range(0.1, 5)) = 1
    }

    SubShader {
        Tags { "RenderType"="Opaque" }
        ZTest Off
        ZWrite Off
        Lighting Off
        AlphaTest Off

        Pass {
            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag
            #include "UnityCG.cginc"

            sampler2D _MainTex;
            float4  _MainTex_ST;
            float _Threshold;
            float4 _EdgeColor;
            float _Thick;
            float4  _MainTex_TexelSize; // 1テクセルを正規化した値

            struct appdata_t {
                float4 vertex : POSITION;
                float2 texcoord : TEXCOORD0;
            };
            struct v2f {
                float4 vertex : SV_POSITION;
                half2 texcoord : TEXCOORD0;
            };

            v2f vert(appdata_t v)
            {
                v2f o;
                o.vertex = mul(UNITY_MATRIX_MVP, v.vertex);
                o.texcoord = TRANSFORM_TEX(v.texcoord, _MainTex);
                return o;
            }

            fixed4 frag(v2f input) : Color
            {
                float tx = _MainTex_TexelSize.x * _Thick;
                float ty = _MainTex_TexelSize.y * _Thick;

                //※「DirectX9 シェーダープログラミングブック」を参考にしています。
                // 輪郭判定値の計算
                // (-1,-1) ┼─┼ (0, -1)
                //         │  │
                // (-1, 0) ┼─┼ (0,  0)
                // の4ピクセルの対角線同士でデプス値の差を取って2乗したものを加算する
                float col00 = Linear01Depth(tex2D(_MainTex, input.texcoord + half2(-tx, -ty)).r);
                float col10 = Linear01Depth(tex2D(_MainTex, input.texcoord + half2(  0, -ty)).r);
                float col01 = Linear01Depth(tex2D(_MainTex, input.texcoord + half2(-tx,   0)).r);
                float col11 = Linear01Depth(tex2D(_MainTex, input.texcoord + half2(  0,   0)).r);
                float val = (col00 - col11) * (col00 - col11) + (col10 - col01) * (col10 - col01);

                // 閾値以下ならクリップする
                if(val < _Threshold)
                {
                    clip(-1);
                }

                fixed4 col = _EdgeColor;
                return col;
            }
            ENDCG
        }
    } 
}
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