unity shader URP下的类动森地面弯曲 简单实现

学习过程中的记录

Shader "curve_code"
{
    Properties
    {
        _MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
        _CurveY("curve_Y",Range(-0.2,0.2))=0.03
            _CurveX("curve_X",Range(-0.2,0.2)) = 0.03
    }
    SubShader
    {
        Tags { "RenderType"="Opaque"
        "RenderPipeline" = "UniversalRenderPipeline"}
        

        Pass
        {
            HLSLPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag
            
            #include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Core.hlsl"
            #include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Lighting.hlsl"


            struct appdata
            {
                float4 vertex : POSITION;
                float2 uv : TEXCOORD0;
            };

            struct v2f
            {
                float2 uv : TEXCOORD0;
                float4 vertex : SV_POSITION;
            };

            sampler2D _MainTex;
            float4 _MainTex_S
<think>好的,用户现在想了解如何在Unity ShaderGraph中实现模型绕Z轴的弯曲效果。之前已经介绍了绕Z轴的旋转矩阵,现在需要将这一知识应用到ShaderGraph中,可能涉及顶点变换。 首先,用户可能是开发者或者游戏设计师,想要在Unity中创建态的弯曲效果,比如角色画、环境特效或自定义模型变形。他们的需求不仅仅是理论,而是具体的实现步骤,可能希望不依赖脚本,而是通过可视化工具ShaderGraph完成。 接下来,需要思考如何将旋转矩阵转化为顶点着色器中的操作。在ShaderGraph中,通常通过顶点位移来实现形变。绕Z轴弯曲可能需要根据顶点的位置,应用不同程度的旋转。比如,离原点越远的顶点,旋转角度可能越大,从而形成弯曲效果。 需要考虑弯曲的方式:是固定角度还是基于顶点位置渐变。例如,可以用顶点Y坐标或X坐标作为参数,控制绕Z轴的旋转角度。可能需要使用旋转矩阵中的正弦和余弦函数,根据顶点位置调整其坐标。 此外,需要注意坐标系的问题。Unity使用的是左手坐标系,所以在应用旋转矩阵时,方向可能与数学中的右手坐标系不同。需要确认旋转方向是否正确,可能需要调整符号。 然后,考虑在ShaderGraph中如何实现这些计算。可能需要使用Custom Function节点或者数学运算节点来构建旋转矩阵,并应用到顶点位置。同时,可能需要分离顶点的XY坐标,应用旋转后再组合,保持Z轴不变。 还要考虑性能问题,复杂的顶点变换可能影响渲染效率,但如果是简单弯曲,应该不会有太大问题。需要指导用户如何参数化角度和弯曲中心,以便于调整效果。 最后,检查是否有遗漏的步骤,比如是否需要法线变换,或者如何处理材质和光照。在ShaderGraph中,顶点变形后,法线可能需要重新计算,以确保光照正确。</think>--- ### **在 Unity ShaderGraph 中实现模型绕 Z 轴弯曲** 绕 Z 轴弯曲模型的本质是通过顶点着色器对模型顶点进行态位移,模拟旋转或圆弧形变。以下是详细实现步骤: --- #### **一、核心思路** 1. **顶点位移原理** 根据顶点在模型空间中的位置,态计算绕 Z 轴的旋转角度,并应用旋转变换到顶点坐标。 - **弯曲方向**:通常以 Y 轴为弯曲方向(垂直于 Z 轴),顶点 Y 坐标越大,旋转角度越大。 - **弯曲强度**:通过参数控制弯曲程度,例如用 `_BendStrength` 控制角度缩放。 2. **数学公式** 绕 Z 轴的旋转矩阵(见前文)可简化为对顶点 $(x, y, z)$ 的变换: $$ \begin{cases} x' = x \cdot \cos\theta - y \cdot \sin\theta \\ y' = x \cdot \sin\theta + y \cdot \cos\theta \\ z' = z \end{cases} $$ 其中 $\theta$ 与顶点位置相关(如 $\theta = k \cdot y$,$k$ 为弯曲系数)。 --- #### **二、ShaderGraph 实现步骤** ##### **1. 创建 ShaderGraph** - 新建 **ShaderGraph** 文件(URP/LWRP),选择 **Unlit Shader Graph**(或支持顶点位移的模板)。 - 添加 **Vertex Position** 节点以修改顶点坐标。 ##### **2. 输入参数设置** - **弯曲强度**:添加 `_BendStrength`(Float 类型,默认值 0.1),控制弯曲程度。 - **弯曲中心**:添加 `_BendCenter`(Vector3 类型,默认 (0,0,0)),定义弯曲的起始点。 ##### **3. 顶点位移逻辑** ```plaintext ShaderGraph 节点连接流程: 1. 获取顶点位置(Position 节点 → 选择 Model Space)。 2. 分离顶点 Y 坐标(Split 节点)。 3. 计算旋转角度:Angle = (Y - BendCenter_Y) * BendStrength。 4. 计算 Sin 和 Cos:Sine 和 Cosine 节点。 5. 构建旋转矩阵: - 新 X = x * Cosθ - y * Sinθ - 新 Y = x * Sinθ + y * Cosθ 6. 重组顶点坐标(Combine XYZ 节点)。 7. 输出到 Vertex Position。 ``` ##### **4. 节点图示** ![简化的 ShaderGraph 节点结构](https://example.com/shader-graph-bend-z.png) (注:实际需用 **Custom Function** 或数学运算节点构建公式) --- #### **三、完整节点配置(详细版)** 1. **输入顶点位置** - `Position` 节点 → 设置为 **Model Space**。 2. **计算相对弯曲中心的位置** - 用 `Subtract` 节点减去 `_BendCenter`(弯曲中心)。 3. **分离 XY 分量** - `Split` 节点分离 X 和 Y 坐标。 4. **计算旋转角度** - `Multiply` 节点:`Y_Coord * _BendStrength` → 得到角度 $\theta$。 5. **计算 Sinθ 和 Cosθ** - `Sine` 和 `Cosine` 节点处理角度值。 6. **应用旋转公式** - 新 X = `x * Cosθ - y * Sinθ` - 新 Y = `x * Sinθ + y * Cosθ` - 使用 `Multiply` 和 `Add` 节点组合计算。 7. **重组顶点坐标** - `Combine XYZ` 节点合并新 X、新 Y 和原始 Z。 8. **输出到顶点位置** - 连接至 `Vertex Position` 的输入端口。 --- #### **四、关键注意事项** 1. **坐标系方向** Unity 为左手坐标系,弯曲方向需通过 `_BendStrength` 正负值调整(正值为顺时针弯曲)。 2. **弯曲中心控制** 调整 `_BendCenter` 可使弯曲围绕特定点(如模型底部)发生,避免形变错位。 3. **性能优化** - 避免在片段着色器中计算,仅在顶点着色器处理。 - 复杂模型可结合 LOD(细节层级)降低计算量。 4. **法线修正** 顶点位移后,需添加 **Recalculate Normals** 节点或手计算法线方向,否则光照会出错。 --- #### **五、扩展:弯曲画** 若要实现弯曲效果(如随时间弯曲): 1. 添加 `_Time` 节点驱角度变化: $$ \theta = (\text{Y} - \text{BendCenter}_Y) \cdot \text{BendStrength} + \text{Speed} \cdot \text{Time} $$ 2. 在 ShaderGraph 中连接 `Time` 节点到角度计算。 --- #### **六、示例效果** - **静态弯曲**:调整 `_BendStrength` 值,模型呈现绕 Z 轴的弧形弯曲。 - **弯曲**:随时间增加角度,模型持续旋转形变(如旗帜飘)。 --- 通过此方法,可实现高效且可控的模型绕 Z 轴弯曲效果,适用于角色作、场景交互等需求。
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