Unity

鏡の表現をやってみたくて調べてみた。

鏡の表現に興味があったので調べてみました。

参考

UnityのMirrorRefrectionによる鏡の表現
知りたいことがそのものずばり!という感じです。
ただ、Unity2017で動かしてみると、色々おかしい?
調べてみましょう。

Unity5で鏡面表現
とりあえずWarningから検索してみると、いくつか表記の修正点の記事を発見。

挙動が不審なのを調べてみる

まずはmirror用に作られているはずのcameraを探します。

  • CreateMirrorObjects()

この中でミラー用のObjectを生成しているようです。

m_ReflectionTexture.hideFlags = HideFlags.DontSave;
go.hideFlags = HideFlags.HideAndDontSave;

Objectを作成しているけどHideフラグで見えないようにしているみたいです。
コメントアウトすると、もりもりCameraが作成されていくのが確認できます。

引き続きソースを見ていきます。
流れとしては

reflectionCamera = m_ReflectionCameras[currentCamera] as Camera;

↑これを見て、Cameraがなければ作成するという流れのようです。

ここが上手く動いていないような雰囲気です。
ということでまるっとList<>に置き換えてみました。

m_RefrectionCameras > _m_RefrectionCameras

こんな感じで変更しているので
元ソースと見比べてみてください。

使い勝手がいいように少し機能追加します

OnWillRenderObject()の中のVetor3 normalで鏡面の面を決めているようなので
  Modeを設定できるように改造しました。
UpdateCameraModes()の中でFarClipPlaneNearClipPlaneを決めています。
元はCamera.currentの設定をコピーしているようなので、固定値を設定できるように改造

    public class MirrorReflection : MonoBehaviour
    {
      public enum Mode
      {
        water,
        wall
      }

      public Mode _Mode = Mode.water;

      public bool m_DisablePixelLights = true;
      public int m_TextureSize = 256;
      [SerializeField]
      private float m_ClipPlaneOffset = 0.07f;
      [SerializeField]
      private float m_ClipPlaneNear = 0.3f;
      [SerializeField]
      private float m_ClipPlaneFar = 1000.0f;

    public LayerMask m_ReflectLayers = -1;

    private List<Camera> _m_RefrectionCameras = new List<Camera>();// Camera -> Camera table

    private RenderTexture m_ReflectionTexture = null;
    private int m_OldReflectionTextureSize = 0;
    private static bool s_InsideRendering = false;

    // This is called when it's known that the object will be rendered by some
    // camera. We render reflections and do other updates here.
    // Because the script executes in edit mode, reflections for the scene view
    // camera will just work!
    public void OnWillRenderObject()
    {
        var rend = GetComponent<Renderer>();
        if (!enabled || !rend || !rend.sharedMaterial || !rend.enabled)
            return;

        Camera cam = Camera.current;
        if (!cam)
            return;

        // Safeguard from recursive reflections.        
        if (s_InsideRendering)
            return;
        s_InsideRendering = true;

        Camera reflectionCamera;
        CreateMirrorObjects(cam, out reflectionCamera);

        // find out the reflection plane: position and normal in world space
        Vector3 pos = transform.position;
        Vector3 normal;
        if (_Mode == Mode.water) {
            normal = transform.up;
        } else
        {
            normal = transform.forward;
        }

        // Optionally disable pixel lights for reflection
        int oldPixelLightCount = QualitySettings.pixelLightCount;
        if (m_DisablePixelLights)
            QualitySettings.pixelLightCount = 0;

        UpdateCameraModes(cam, reflectionCamera);

        // Render reflection
        // Reflect camera around reflection plane
        float d = -Vector3.Dot(normal, pos) - m_ClipPlaneOffset;
        Vector4 reflectionPlane = new Vector4(normal.x, normal.y, normal.z, d);

        Matrix4x4 reflection = Matrix4x4.zero;
        CalculateReflectionMatrix(ref reflection, reflectionPlane);
        Vector3 oldpos = cam.transform.position;
        Vector3 newpos = reflection.MultiplyPoint(oldpos);
        reflectionCamera.worldToCameraMatrix = cam.worldToCameraMatrix * reflection;

        // Setup oblique projection matrix so that near plane is our reflection
        // plane. This way we clip everything below/above it for free.
        Vector4 clipPlane = CameraSpacePlane(reflectionCamera, pos, normal, 1.0f);
        //Matrix4x4 projection = cam.projectionMatrix;
        Matrix4x4 projection = cam.CalculateObliqueMatrix(clipPlane);
        reflectionCamera.projectionMatrix = projection;

        reflectionCamera.cullingMask = ~(1 << 4) & m_ReflectLayers.value; // never render water layer
        reflectionCamera.targetTexture = m_ReflectionTexture;
        GL.invertCulling = true;
        reflectionCamera.transform.position = newpos;
        Vector3 euler = cam.transform.eulerAngles;
        reflectionCamera.transform.eulerAngles = new Vector3(0, euler.y, euler.z);
        reflectionCamera.Render();
        reflectionCamera.transform.position = oldpos;
        GL.invertCulling = false;
        Material[] materials = rend.sharedMaterials;
        foreach (Material mat in materials)
        {
            if (mat.HasProperty("_ReflectionTex"))
                mat.SetTexture("_ReflectionTex", m_ReflectionTexture);
        }

        // Restore pixel light count
        if (m_DisablePixelLights)
            QualitySettings.pixelLightCount = oldPixelLightCount;

        s_InsideRendering = false;
    }


    // Cleanup all the objects we possibly have created
    void OnDisable()
    {
        if (m_ReflectionTexture)
        {
            DestroyImmediate(m_ReflectionTexture);
            m_ReflectionTexture = null;
        }

        if (_m_RefrectionCameras.Count != 0)
        {
            if (_m_RefrectionCameras[0] != null)
            {
                foreach (Camera Cam in _m_RefrectionCameras)
                {
                    DestroyImmediate(Cam.gameObject);
                }
            }
        }
        _m_RefrectionCameras.Clear();
    }


    private void UpdateCameraModes(Camera src, Camera dest)
    {
        if (dest == null)
            return;
        // set camera to clear the same way as current camera
        dest.clearFlags = src.clearFlags;
        dest.backgroundColor = src.backgroundColor;
        if (src.clearFlags == CameraClearFlags.Skybox)
        {
            Skybox sky = src.GetComponent(typeof(Skybox)) as Skybox;
            Skybox mysky = dest.GetComponent(typeof(Skybox)) as Skybox;
            if (!sky || !sky.material)
            {
                mysky.enabled = false;
            }
            else
            {
                mysky.enabled = true;
                mysky.material = sky.material;
            }
        }
        // update other values to match current camera.
        // even if we are supplying custom camera&projection matrices,
        // some of values are used elsewhere (e.g. skybox uses far plane)
        dest.farClipPlane = m_ClipPlaneFar;// src.farClipPlane;
        dest.nearClipPlane = m_ClipPlaneNear;// src.nearClipPlane;
        dest.orthographic = src.orthographic;
        dest.fieldOfView = src.fieldOfView;
        dest.aspect = src.aspect;
        dest.orthographicSize = src.orthographicSize;
    }

    // On-demand create any objects we need
    private void CreateMirrorObjects(Camera currentCamera, out Camera reflectionCamera)
    {
        reflectionCamera = null;

        // Reflection render texture
        if (!m_ReflectionTexture || m_OldReflectionTextureSize != m_TextureSize)
        {
            if (m_ReflectionTexture)
                DestroyImmediate(m_ReflectionTexture);
            m_ReflectionTexture = new RenderTexture(m_TextureSize, m_TextureSize, 16);
            m_ReflectionTexture.name = "__MirrorReflection" + GetInstanceID();
            m_ReflectionTexture.isPowerOfTwo = true;
            m_ReflectionTexture.hideFlags = HideFlags.DontSave;
            m_OldReflectionTextureSize = m_TextureSize;
        }

        // Camera for reflection
        if (_m_RefrectionCameras.Count == 0)
        {
            GameObject go = new GameObject("Mirror Refl Camera id" + GetInstanceID() + " for " + currentCamera.GetInstanceID(), typeof(Camera), typeof(Skybox));
            reflectionCamera = go.GetComponent<Camera>();
            reflectionCamera.enabled = false;
            reflectionCamera.transform.position = transform.position;
            reflectionCamera.transform.rotation = transform.rotation;
            reflectionCamera.gameObject.AddComponent<FlareLayer>();
            go.hideFlags = HideFlags.HideAndDontSave;
            _m_RefrectionCameras.Add(reflectionCamera);
        } else
        {
            if (_m_RefrectionCameras[0] == null)
            {
                GameObject go = new GameObject("Mirror Refl Camera id" + GetInstanceID() + " for " + currentCamera.GetInstanceID(), typeof(Camera), typeof(Skybox));
                reflectionCamera = go.GetComponent<Camera>();
                reflectionCamera.enabled = false;
                go.hideFlags = HideFlags.HideAndDontSave;
                _m_RefrectionCameras.Add(reflectionCamera);
            }
            else {
                reflectionCamera = _m_RefrectionCameras[0];
            }
            reflectionCamera.transform.position = transform.position;
            reflectionCamera.transform.rotation = transform.rotation;
        }
    }

以降のソースは変更無しです。

  • private static float sgn(float a)
  • private Vector4 CameraSpacePlane(Camera cam, Vector3 pos, Vector3 normal, float sideSign)
  • private static void CalculateReflectionMatrix(ref Matrix4x4 reflectionMat, Vector4 plane)

ということで動くようになりました!

MirrorSample.png
Unity2017.2.0f3で動作確認しています。

その後は

ランタイムで動作させるとなると、ちょっと負荷が気になります。
一旦動くようになったので、後は一つ一つ処理を追いかけて修正していこうかと思います。