Shader Graph简介：可视化着色器创建工具

Shader Graph 是 Unity 提供的可视化着色器编辑工具，无需编写代码即可通过节点连接构建着色器逻辑。它支持实时预览效果，适合新手快速入门，同时也能满足复杂渲染需求。以下是 Shader Graph 的核心功能、兼容性及使用指南：

一、核心特性与优势

1. 可视化节点编程

   • 通过拖放节点（如颜色、纹理、数学运算、光照模型）并连线，实现着色器逻辑。
   • 支持实时预览，修改节点参数后立即看到效果变化（需在 Play 模式或 Scene 视图中）。
   • 示例：连接 “纹理采样” 节点与 “漫反射颜色” 节点，快速实现基础纹理材质。

2. 多渲染管线兼容

   渲染管线	支持情况	说明
   内置渲染管线（Built-in）	是	传统管线，适合旧项目或快速原型开发。
   通用渲染管线（URP）	是	轻量级管线，适合移动端和中低端平台。
   高清渲染管线（HDRP）	是	高端管线，支持光线追踪和电影级渲染。
   自定义脚本渲染管线	否	需手动集成，通常不推荐。

3. 丰富的节点类型

   • 基础节点：颜色、向量、标量、纹理采样、UV 变换等。
   • 光照节点：漫反射、高光、PBR 光照模型（金属度 / 粗糙度工作流）。
   • 特效节点：溶解（Dissolve）、扭曲（Distortion）、菲涅尔（Fresnel）。
   • 流程控制：条件判断（Condition）、插值（Lerp）、噪声（Noise）。

二、快速入门流程

1. 安装与启用

   • 步骤：
     1. 打开 Unity Package Manager（菜单：Window > Package Manager）。
     2. 搜索并安装 Shader Graph（需 Unity 2018.3 + 版本）。
     3. 新建着色器：右键点击 Project 视图 > Create > Shader > PBR Graph/Unlit Graph 等。

2. 创建基础材质

   • 案例：木纹材质（URP）
     1. 新建PBR Graph着色器，命名为 “Wood_Material”。
     2. 拖放Albedo纹理节点（如木纹贴图）至图表，连接到Master 节点的 Albedo 输入。
     3. 添加Normal Map节点，连接法线贴图，调整 Tiling 参数控制纹理重复。
     4. 设置Roughness（粗糙度）为 0.4（模拟木材的粗糙表面），Metallic为 0（非金属）。
     5. 保存并创建材质，应用到模型上实时预览。

3. 进阶效果：溶解特效

   • 步骤：
     1. 新建Unlit Graph，添加Noise节点生成随机值。
     2. 添加Greater Than节点，设置阈值（如 0.5），输出至Alpha Clip（透明裁剪）。
     3. 连接Albedo颜色（如红色）和Emission（自发光，模拟边缘燃烧）。
     4. 通过Time节点驱动噪声的偏移，实现动态溶解效果。

三、关键概念与节点解析

1. 光照模型（Lighting Model）

   • PBR（物理基于渲染）：
     • 金属度 / 粗糙度工作流，节点包含 Albedo、Metallic、Roughness、Normal 等。
     • 适用于真实材质（如金属、塑料、皮肤）。
   • Unlit（无光照）：
     • 不计算光照，直接显示纹理或颜色，性能最优。
     • 适用于 UI、粒子、科幻发光体。
   • Subsurface Scattering（次表面散射）：
     • 模拟光线穿透半透明材质（如皮肤、树叶），需 HDRP 支持。

2. 常用节点组合

   • 纹理混合：
     • 使用Sample Texture 2D节点采样多张纹理，通过Mix节点（插值）或Mask（遮罩）混合。
     • 示例：砖墙基础纹理 + 污渍细节纹理，通过 AO 贴图作为遮罩混合。
   • 动画控制：
     • Time节点提供随时间变化的标量，驱动 UV 偏移（如流动的水）或参数动画（如闪烁的灯光）。
   • 数学运算：
     • Multiply（乘法）、Add（加法）、Smoothstep（平滑过渡）等节点用于调整数值或纹理。

四、性能优化建议

1. 减少节点复杂度

   • 避免多层嵌套的条件判断或复杂数学运算（如三角函数、平方根）。
   • 合并重复节点：如多个纹理采样使用同一 UV 坐标时，共享UV Transform节点。

2. 纹理与采样优化

   • 使用SRP Batcher（Scriptable Render Pipeline 批次处理）减少 Draw Call。
   • 对移动端，优先使用单张纹理图集（如将 Albedo、Normal、Roughness 合并到 RGBA 通道）。

3. 渲染管线适配

   • URP 中使用Lit着色器替代 HDRP 的PBR，减少高端渲染功能的开销。
   • 对不透明物体，关闭Alpha Clip或使用Opaque渲染模式，避免透明排序开销。

4. 实时性能监控

   • 在 Unity 的Profiler中查看GPU/Render模块，定位高开销的着色器。
   • 使用 Shader Graph 的Precision设置（节点右键 > Precision），对移动端选择Half精度。

五、适用场景与案例

场景	渲染管线	Shader Graph 方案	关键节点
移动端角色材质	URP	PBR Graph + 皮肤细节纹理混合	Albedo、Normal、Roughness
科幻场景全息投影	内置管线	Unlit Graph + 溶解动画 + 菲涅尔反射	Time、Dissolve、Fresnel
次世代环境植被	HDRP	PBR Graph + 次表面散射 + 风动动画	Subsurface、Wind Node
UI 动态按钮特效	内置管线	Unlit Graph + 颜色闪烁 + 边缘发光	Color、Pulse、Emission

六、与传统代码着色器的对比

特性	Shader Graph	传统代码着色器（ShaderLab）
入门难度	低（可视化节点，无需编程）	高（需掌握 HLSL/GLSL 语法）
开发效率	高（实时预览，快速迭代）	低（需反复编译、挂载测试）
性能上限	中（自动优化，适合多数场景）	高（手动优化，适合极致性能需求）
复杂效果支持	中（依赖内置节点，需插件扩展）	高（自定义算法，如体积云、毛发）
团队协作	友好（节点图直观，易维护）	依赖文档（代码逻辑较难理解）

七、资源与学习路径

• 官方文档：
  Shader Graph Documentation
  包含入门教程、节点参考和渲染管线适配指南。
• 社区资源：
  • Unity Asset Store：搜索 “Shader Graph Effects” 获取预设资源（如水体、烟雾）。
  • 教程平台：YouTube（如 Catlike Coding）、B 站（如 Siki 学院）有系列教学视频。
• 示例项目：
  Unity 官方示例项目 Shader Graph Samples，展示各类特效的节点搭建方式。

总结

Shader Graph 通过可视化节点系统降低了着色器创作门槛，成为 Unity 中快速实现复杂材质和特效的首选工具。无论是新手制作基础纹理，还是进阶开发者实现电影级效果，它都能在效率与灵活性之间找到平衡。建议结合项目需求选择渲染管线（URP/HDRP/ 内置），并通过官方文档和社区资源持续学习节点组合技巧，充分释放其创作潜力。