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HLSL中Clip函数的使用

在 HLSL（High - Level Shading Language）中，clip()函数用于在片元着色器（Pixel Shader）中丢弃特定片元，实现裁剪效果，常用于透明物体剔除、遮罩渲染等场景。

核心作用

  • 丢弃片元：若输入参数 小于 0，则丢弃当前片元（不进行渲染）
  • 语法格式：clip(float4/int4 value)，通常用标量（如单通道的值）来判断，例如： 
    clip(v.color.a - 0.5); // 透明度小于0.5的片元被丢弃

    等价于：

    if (v.color.a < 0.5) discard;

    注1：与discard的区别：clip()是封装好的条件判断，更简洁；discard需手动编写分支逻辑

    注2：OpenGL中，没有Clip函数，只有discard关键字

 

案例 1：基于透明度（Alpha 通道）的裁剪

渲染半透明物体时，剔除透明度低于阈值的像素（如玻璃、布料的镂空效果）

float4 PixelShader(V2F input) : SV_TARGET {
    // 采样纹理并获取颜色（包含Alpha通道）
    float4 texColor = tex2D(_MainTex, input.uv);
    // 裁剪条件：Alpha值小于0.5的像素被丢弃
    clip(texColor.a - 0.5); 
    // 返回颜色（仅保留半透明以上的像素）
    return texColor;
}

注1：原图中 Alpha < 0.5 的区域（如灰色部分）被完全剔除，仅显示半透明及以上区域

注2：常用于实现带透明通道的纹理渲染（如树叶、栅栏）

 

案例 2：使用遮罩纹理（Mask Texture）裁剪形状

通过黑白遮罩图控制显示区域（如 UI 圆形头像、镂空图案）
步骤：

① 在材质中导入一张遮罩图（白色区域保留，黑色区域裁剪）

② 片元着色器中采样遮罩图并判断阈值。

sampler2D _MaskTex; // 遮罩纹理（黑白图）
float _MaskThreshold; // 阈值（默认0.5，可在材质面板调整）

float4 PixelShader(V2F input) : SV_TARGET {
    // 采样遮罩图的单通道值（通常用R通道）
    float mask = tex2D(_MaskTex, input.uv).r;
    // 裁剪条件：遮罩值小于阈值的区域被丢弃
    clip(mask - _MaskThreshold); 
    // 返回颜色（仅显示遮罩允许的区域）
    return _MainColor; // 主颜色可自定义
}

注1：若遮罩图为圆形黑白图，最终渲染结果会呈现圆形区域，其余部分被裁剪

注2：适用于 UI 界面异形显示、角色装备镂空花纹等场景

 

案例 3：几何裁剪（自定义形状裁剪）

根据顶点坐标偏移量，在片元阶段动态裁剪出不规则形状（如雷达扫描效果、动态遮罩）

float _CutoffX; // X轴裁剪位置（可通过动画动态修改）
float _CutoffY; // Y轴裁剪位置（可通过动画动态修改）

float4 PixelShader(V2F input) : SV_TARGET {
    // 获取片元在屏幕空间的坐标（[-1,1]范围）
    float2 screenUV = input.screenPos.xy / input.screenPos.w * 2 - 1;
    // 裁剪条件：片元位于（_CutoffX, _CutoffY）左下方时保留
    clip(screenUV.x - _CutoffX); // X轴右侧超出裁剪位置的像素被丢弃
    clip(screenUV.y - _CutoffY); // Y轴上侧超出裁剪位置的像素被丢弃
    // 返回颜色（仅显示裁剪区域内的像素）
    return float4(1, 0.5, 0, 1); // 橙色
}
注1：通过动态修改 _CutoffX 和 _CutoffY，可实现矩形区域的实时裁剪（如地图迷雾逐渐揭开的效果）
注2：结合正弦函数等数学运算，可实现波浪形、圆形扩张等动态裁剪效果
 

案例 4：多条件组合裁剪（复杂遮罩）

同时使用透明度和遮罩纹理进行双重裁剪（如带透明效果的镂空花纹）
float4 PixelShader(V2F input) : SV_TARGET {
    // 采样主纹理（含Alpha通道）
    float4 mainColor = tex2D(_MainTex, input.uv);
    // 采样遮罩纹理（单通道）
    float mask = tex2D(_MaskTex, input.uv).r;
    // 组合裁剪条件：Alpha<0.3 **且** 遮罩值<0.5的像素被丢弃
    clip(mainColor.a - 0.3); 
    clip(mask - 0.5); 
    // 返回颜色（仅保留同时满足条件的像素）
    return mainColor * mask; // 颜色与遮罩相乘，增强对比
}

注：仅同时满足透明度和遮罩值的区域会被渲染，适用于多层叠加的复杂遮罩场景（如雕花玻璃）

 

注意事项

  1. 性能优化：避免在同一个片元着色器中使用过多 clip() 语句，可合并条件（如 clip(a && b) 改为 clip(a + b - 2)）
  2. 精度问题：建议使用浮点类型（如 float）作为裁剪条件，避免整数运算导致边缘锯齿
  3. 调试技巧：可暂时将 clip() 替换为 return float4(1,0,0,1)（红色），直观查看裁剪区域是否符合预期
  4. 触发clip()会导致片元着色器提前终止，合理使用可优化渲染效率
  5. 避免在循环或分支中频繁调用，可能增加 GPU 开销
 

posted on 2025-05-15 11:43  可可西  阅读(248)  评论(0)    收藏  举报

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