在Unity中渲染半透明阴影可以使用Unity提供的dither texture。在这之前，先考虑一般半透明物体的渲染流程：
- 设置render queue为Transparent，这样不透明的物体会先渲染，然后位于被不透明物体遮挡的透明物体就可以不必渲染，减少开销
- 设置render type为Transparent，便于一些replacement操作
- 设置blend mode，例如fade是srcBlend = SrcAlpha，dstBlend = OneMinusSrcAlpha，而Transparent是srcBlend = One，dstBlend = OneMinusSrcAlpha
- 关闭深度写入，zwrite = false
Unity中的半透明阴影本质上是不透明的，只是对dither texture进行采样，根据采样的结果，clip掉一些fragment，使得shadow caster过程中只有一部分阴影信息会被绘制到shadowmap上。Unity builtin shaders提供的参考写法如下：
struct Interpolators {
UNITY_VPOS_TYPE vpos : VPOS;
...
};
float4 MyShadowFragmentProgram (Interpolators i) : SV_TARGET {
...
half alphaRef = tex3D(_DitherMaskLOD, float3(vpos.xy*0.25,alpha*0.9375)).a;
clip(dither - 0.01);
...
}
vpos表示的是当前像素在screen space下的坐标，_DitherMaskLOD是一个尺寸为4×4×16的3D纹理，这个可以从frame debug中看出：
这个纹理长啥样呢？我们可以写一个shader手动把它输出：
Shader "Custom/TextureViewShader"
{
Properties
{
}
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
{
float4 vertex : SV_POSITION;
float2 uv : TEXCOORD0;
};
sampler3D _DitherMaskLOD;
v2f vert (appdata v)
{
v2f o;
o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
o.uv = v.uv;
return o;
}
fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
{
// sample the texture
i.uv *= 16;
fixed4 col = tex3D(_DitherMaskLOD, float3(i.uv, floor(i.uv.x) * 0.0625)).a;
return col;
}
ENDCG
}
}
}
从frame debug可知纹理是alpha8格式，因而只需输出alpha通道值：
由于_DitherMaskLOD纹理是4×4×16的，我们实际上在v方向也重复了16次，因此真正的纹理长这样：
可以看出，该纹理从4×4的全黑像素开始，随着维度z的增加，黑色像素每次减少1个，直至最后全部变成4×4的全白像素。通过这个规律，不难理解前面代码tex3D的采样坐标z的写法为alpha*0.9375。alpha表示透明度，0为完全透明1为完全不透明，而0.9375实际上就是15/16。这就是说在0的情况下采样的3D纹理是纯黑像素，会被clip掉，不会产生阴影；而1的情况下采样的3D纹理是全白像素，会完全产生阴影，就仿佛跟不透明物体一样。
最后再看一下这个vpos*0.25是干啥的。vpos表示的是pixel在screen space下的坐标，x和y取值范围类似[0, screenWidth]，[0, screenHeight]。乘以0.25的系数就是对取值范围进行缩放处理，换言之就是将_DitherMaskLOD纹理进行放大，使其更明显。可以看下不同缩放比例的效果对比：
最后提一点的是，由于半透明的物体，render queue设置为transparent，所以在平行光绘制阴影前的depth pass阶段，是不会把半透明物体的深度信息写入depth buffer的，不过在shadow caster阶段，半透明阴影的信息还是正常绘制到shadowmap中的。这些都可以从frame debug中看出来：
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