Unity3D 进阶教程 - 08 Shader Graph 与着色器基础

概述

着色的本质是 计算每个像素的颜色。入门系列中，我们直接使用 URP/Lit 或 URP/Unlit 材质，调整现成参数。

但真实项目中，经常需要自定义视觉效果——溶解消失、能量护盾、全息投影、描边效果等。理解着色器的工作原理，能够从”调参数”升级为”创造效果”。

本篇先掌握 Shader Graph 的可视化编程，然后过渡到 HLSL 自定义节点。

1. Shader Graph 基础

Shader Graph 是 URP 内置的可视化着色器编辑器，无需写代码就能创建着色器。

1.1 创建 Shader Graph

Project 窗口 -> Create -> Shader Graph -> URP -> Lit Shader Graph / Unlit Shader Graph
- Lit：受光照影响（适合场景物体）
- Unlit：不受光照影响（适合 UI、粒子、特效）

1.2 基本节点

节点	功能
Time	时间相关值
Position	对象/世界/视图空间位置
UV	纹理坐标
Sample Texture 2D	采样纹理
Lerp	线性插值
Multiply/Add	数学运算
Noise	噪声生成
Step	阈值比较
Split	拆分向量

1.3 溶解 Shader 示例

目标：物体从边缘到中心逐渐消融，边缘有发光效果。

节点连接：

1	[ Noise Simple 2D ] -> [ Step (Edge = Time) ] -> [ Alpha Clip Threshold ]

创建 Unlit Shader Graph
添加 Simple Noise 节点，连接 UV
添加 Time 节点
添加 Step 节点，Noise Out 到 In，Time 到 Edge
Step Out 连接到 Alpha
Alpha Clip Threshold 赋值 0.5

2. 自定义 HLSL 节点

Shader Graph 支持嵌入 HLSL 代码，当可视化节点无法满足复杂逻辑时使用。

2.1 示例：全息投影效果

void Hologram_float(
    float3 WorldPosition,
    float3 WorldNormal,
    float3 ViewDirection,
    float Time,
    float ScanLineDensity,
    float FlickerSpeed,
    out float3 Emission,
    out float Alpha
)
{
    float scanLine = sin(WorldPosition.y * ScanLineDensity + Time * 5) * 0.5 + 0.5;

    float rim = 1.0 - saturate(dot(normalize(WorldNormal), normalize(ViewDirection)));
    rim = pow(rim, 2);

    float flicker = sin(Time * FlickerSpeed) * 0.1 + 0.9;

    float3 baseColor = float3(0.2, 0.8, 1.0);
    Emission = baseColor * (scanLine * 0.5 + rim * 0.8) * flicker;
    Alpha = scanLine * 0.6 + 0.4;
}

在 Shader Graph 中引入 Custom Function 节点，Type 选择 File，引用上述 .hlsl 文件。

3. 从 Shader Graph 到纯 HLSL

当项目对性能要求极高时，直接写 HLSL 着色器（.shader 文件）能完全控制编译结果：

Shader "Custom/UnlitGlow"
{
    Properties
    {
        _Color ("Color", Color) = (1,1,1,1)
        _GlowIntensity ("Glow Intensity", Range(0, 5)) = 1
    }

    SubShader
    {
        Tags { "RenderType"="Transparent" "RenderPipeline"="UniversalPipeline" }

        Pass
        {
            HLSLPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag

            #include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Core.hlsl"

            struct Attributes
            {
                float4 positionOS : POSITION;
                float3 normalOS : NORMAL;
            };

            struct Varyings
            {
                float4 positionCS : SV_POSITION;
                float3 worldNormal : TEXCOORD0;
                float3 worldPos : TEXCOORD1;
            };

            CBUFFER_START(UnityPerMaterial)
                float4 _Color;
                float _GlowIntensity;
            CBUFFER_END

            Varyings vert(Attributes IN)
            {
                Varyings OUT;
                OUT.positionCS = TransformObjectToHClip(IN.positionOS.xyz);
                OUT.worldNormal = TransformObjectToWorldNormal(IN.normalOS);
                OUT.worldPos = TransformObjectToWorld(IN.positionOS.xyz);
                return OUT;
            }

            half4 frag(Varyings IN) : SV_Target
            {
                float3 viewDir = normalize(GetCameraPositionWS() - IN.worldPos);
                float rim = 1.0 - saturate(dot(normalize(IN.worldNormal), viewDir));
                rim = pow(rim, 2) * _GlowIntensity;

                return _Color * (1 + rim);
            }
            ENDHLSL
        }
    }
}

Shader Graph vs 纯 HLSL

对比	Shader Graph	纯 HLSL
学习曲线	低（可视化）	高
开发效率	高	低
性能控制	中等	完全控制
变体管理	自动	手动

总结

Shader Graph 是 URP 的可视化着色器编辑器，适合大部分自定义效果
自定义 HLSL 节点 扩展 Shader Graph 的极限
理解坐标空间（Object/World/View）是着色器的基础
常用效果：溶解、菲涅尔、流动纹理、全息投影都有固定的节点模式

下一篇将探讨 后处理特效实战，掌握 URP Volume 系统的深度使用。