The Graphic Guy Squall: [Unity] 快速刷出邊緣光

●圖1. 一台車加上刷光特效

首先感謝 https://free3d.com/3d-models/vehicles
這個網站，上面真的有蠻多素材可以測試
找素材的時間我都寫完10份演算法了XD

目標

簡單來說，目的就是丟一個模型進去，計算完邊緣之後將結果存下來。
這種邊緣的計算跟抗鋸齒要的不太一樣，抗鋸齒可以即時處理，但是想要這種刷光是需要前置輔助的。

如果不自動計算，美術就只能一碗滷肉飯一瓶礦泉水一筆一畫畫在想要的位置上，實在很沒效率。

●圖2. 這個要美術畫大概會起笑吧

演算法

演算法很單純，邊緣查找，不外乎就是把所有頂點一個一個~~打斷鼻樑~~抓進來，然後兩兩比較他們的法線的內積。

\cos{\theta} = \frac{\mathbf{a \cdot b}}{|\vec{a}| \, |\vec{b}|}

這個公式大家再熟悉不過了，當a跟b都是單位向量的時候角度與內積值會呈反比。

所以工作相當的單純:

先給一個頂點的距離門檻值，篩掉距離太遠的點 (邊緣之所以叫邊緣就是他們很接近)
計算兩兩點內積值，若有多重個點，加總內積值以及次數
平均內積值，輸出到貼圖上面 (想加粗可以改成min，想變細可以改抓max，看需求)

實作方式

從邊緣計算的方式我們可以知道，點數越大的模型，出來的效果越好。
因為如果面數太低，點與點之間的距離必定會加大，變成距離門檻值要拉很高才算得出東西，這樣不論怎麼算都會是粗線條。

因此，範例我抓了一個96000點的模型來使用，不過問題來了，這個計算量會是相當龐大的。
96000*95999 = 9215904000
92億次的計算????市面上絕對沒有CPU撐得住

如果修改演算法，先根據距離門檻值把點做分群再算呢?
可能值得一試，但先分群反而還多了前處理的時間，根據切法不同有時候可能還不會真正省到時間

所以，維持簡單的算法，丟到GPU上面算吧!

方法一、 Geometry Shader
Geometry Shader允許我們輸入一個三角形，一次針對一整個三角形來處理，其中更有一種輸入型別 triangleadj，可以抓取鄰居三角形! (距離門檻值都省了)

本來的input是0 1 2，丟入triangleadj就會變成去處理024 012 045 234
這樣邊緣資訊就唾手可得了，不過，這個方法卻有個致命的缺點....
就是Unity不支援，掰掰洗洗睡

方法二、Compute Shader
另一個方法，自然就是用Compute Shader加速了!它的特性是多重thread平行化計算，對於這種大量但是規則單一的動作是最為拿手的了!

在計算時，我的頂點以16383一組為單位，去呼叫compute shader，一次使用1024個threadgroup處理，一個threadgroup又有1024個threads在執行，所以96000*96000次計算，實際上被我打散成 16 * 94 = 1504次!
如此一來，計算上就是節省為 96000 / 16383 * 1504次，八千多次即可完成
這實在是非常多的節省~

當然要用compute shader只得一個缺點: 需要D3D11
不過現在應該沒有顯卡不支援，~~若果一個專案用不起支援D3D11的顯卡就趕快逃吧~~