【节点】[Object节点]原理解析与实际应用

原创于 2025-12-23 06:00:00 发布 · 992 阅读

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#游戏引擎 #unity #ShaderGraph #图形 #Object

Unity Shader Graph 使用与特效实现专栏收录该内容

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【Unity Shader Graph 使用与特效实现】专栏-直达

Object节点是Unity Shader Graph中一个基础且重要的工具节点，它允许着色器访问当前渲染对象的各种参数信息。在着色器编程中，经常需要获取对象本身的一些属性数据来实现特定的视觉效果，Object节点正是为此目的而设计的。

描述

Object节点为着色器提供了访问当前渲染对象基本属性的能力。在着色器开发过程中，了解对象在世界空间中的位置和缩放信息对于实现许多视觉效果至关重要。比如，根据对象位置调整光照效果、基于对象缩放控制纹理平铺次数，或者创建与对象变换相关的动画效果等。

需要注意的是，Object节点的行为会根据所使用的渲染管线而有所不同。Unity支持多种渲染管线，包括通用渲染管线（URP）和高清渲染管线（HDRP），每种管线可能有自己的实现方式和特性。这意味着在不同渲染管线中使用相同的Shader Graph时，Object节点可能会产生不同的结果。

对于跨管线兼容性的考虑，建议开发者在构建计划在多个渲染管线中使用的着色器时，在实际部署前分别在目标管线中进行测试和验证。这样可以确保着色器在所有预期环境中都能正常工作，避免因管线差异导致的视觉不一致或功能异常问题。

渲染管线支持情况

Object节点在Unity的主要渲染管线中都能正常工作，包括：

通用渲染管线（URP） - 这是Unity推荐的轻量级渲染管线，适合移动平台和性能要求较高的项目
高清渲染管线（HDRP） - 面向高端平台的高保真渲染管线，提供最先进的图形功能

端口详解

Object节点提供了两个输出端口，每个端口都输出特定类型的对象属性数据。理解这些端口的含义和用法对于有效使用Object节点至关重要。

Position 输出端口

Position端口输出当前渲染对象在世界空间中的位置坐标。这是一个三维向量（Vector3），包含对象的X、Y和Z轴坐标值。

世界空间是Unity场景的全局坐标系，所有对象的位置都是相对于这个坐标系的原点（0,0,0）来定义的。获取对象的世界位置对于许多着色器效果非常有用：

实现基于距离的淡入淡出效果
创建与场景位置相关的特效，如雾效或环境光遮蔽
实现对象与全局风场或其他世界空间效果的交互
制作基于位置的动画或材质变化

在Shader Graph中，Position端口的输出可以直接连接到其他节点的输入，用于计算或控制各种材质属性。

Scale 输出端口

Scale端口输出当前渲染对象在世界空间中的缩放值。同样是一个三维向量（Vector3），分别表示对象在X、Y和Z轴上的缩放倍数。

对象的缩放信息对于创建与对象尺寸相关的效果非常重要：

根据对象大小调整纹理平铺次数，保持纹理密度一致
实现非均匀缩放的正确视觉效果
创建基于对象尺寸的特效，如大对象和小对象使用不同的细节级别
制作响应对象缩放的动画或变形效果

需要注意的是，Scale端口输出的是世界空间的缩放值，这意味着它考虑了对象层级中所有父对象的缩放累积效果。这与本地缩放不同，本地缩放只考虑对象自身的缩放变换，而不包括父对象的缩放影响。

技术实现细节

理解Object节点背后的技术实现有助于更有效地使用它，并在遇到问题时能够进行调试和优化。

位置数据的获取

在底层，Object节点的Position端口通过内置的着色器变量获取对象的世界位置。在URP中，这通常是通过SHADERGRAPH_OBJECT_POSITION宏实现的，该宏封装了从模型矩阵中提取位置信息的复杂计算。

模型矩阵（Model Matrix）是将顶点从对象空间转换到世界空间的变换矩阵，它包含了对象的位置、旋转和缩放信息。从模型矩阵中提取位置信息需要访问矩阵的特定列或行，具体取决于矩阵的存储方式。

缩放数据的计算

Scale端口的实现相对复杂，因为它需要从模型矩阵中提取纯粹的缩放信息，排除旋转和位置的影响。生成的代码示例展示了这一过程：

HLSL

float3 _Object_Scale = float3(length(float3(UNITY_MATRIX_M[0].x, UNITY_MATRIX_M[1].x, UNITY_MATRIX_M[2].x)),
                             length(float3(UNITY_MATRIX_M[0].y, UNITY_MATRIX_M[1].y, UNITY_MATRIX_M[2].y)),
                             length(float3(UNITY_MATRIX_M[0].z, UNITY_MATRIX_M[1].z, UNITY_MATRIX_M[2].z)));

这段代码通过计算模型矩阵每个轴向量的大小来获得缩放值。具体来说：