ShaderGraph节点解析(六十一):采样反射立方体贴图节点（Sample Reflected Cubemap Node）详解-优快云博客

采样反射立方体贴图节点（Sample Reflected Cubemap Node）是 Unity Shader Graph 中专为环境反射效果设计的高效工具。它通过输入立方体贴图资源、对象空间视图方向、对象空间法线、采样状态和细节层级（LOD），自动计算反射方向并采样立方体贴图，输出对应颜色值（Vector 4）。该节点简化了反射效果的实现流程，适用于金属、镜面、光滑塑料等需要环境反射的材质。其核心优势在于：

反射方向自动计算：内置reflect函数，无需手动推导反射向量，降低开发复杂度
对象空间适配：直接接收对象空间的视图方向和法线，减少空间转换步骤
灵活可控的反射效果：支持通过 LOD 和采样状态调整反射清晰度，平衡真实感与性能

二、端口详解

2.1 输入端口

端口名称	类型	绑定	描述
Cube	Cubemap	无	待采样的立方体贴图资源（如环境贴图、反射探针）
View Dir	Vector 3	View Direction (object space)	对象空间中的视图方向向量（从顶点指向相机）
Normal	Vector 3	Normal (object space)	对象空间中的顶点法线向量，用于计算反射方向
Sampler	Sampler State	Default sampler state	采样状态，控制过滤模式（线性 / 点过滤）、寻址模式等
LOD	Float	无	采样的 MIP 层级，值越高，反射效果越模糊

2.2 输出端口

端口名称	类型	描述
Out	Vector 4	采样得到的反射颜色值（RGBA）

三、技术原理解析

3.1 反射方向计算逻辑

节点的核心功能是通过视图方向和法线自动计算反射方向，生成代码示例解析：

hlsl

float4 _SampleCubemap_Out = SAMPLE_TEXTURECUBE_LOD(Cubemap, Sampler, reflect(-ViewDir, Normal), LOD);

反射向量公式：利用 HLSL 的reflect函数计算反射方向，公式为：\(\text{反射方向} = \text{reflect}(-\text{ViewDir}, \text{Normal})\) 其中，负号用于修正视图方向的方向（将 “从顶点到相机” 转换为 “从相机到顶点”）。
空间转换说明：虽然输入的View Dir和Normal为对象空间，但reflect函数计算后，反射方向会自动适配立方体贴图的世界空间采样需求（立方体贴图的采样方向需为世界空间）。

3.2 与普通采样立方体贴图节点的差异

特性	采样反射立方体贴图节点	普通采样立方体贴图节点（Sample Cubemap Node）
反射方向处理	内置`reflect`函数，自动计算反射方向	需手动输入反射方向向量
输入空间要求	接收对象空间的视图方向和法线	需输入世界空间的采样方向
适用场景	快速实现标准反射效果（如镜面、金属）	灵活适配各种方向采样（如折射、自定义方向）

四、应用场景与实战案例

4.1 金属材质反射

场景：不锈钢材质的环境反射效果

需求：使金属表面反射周围环境，且反射清晰度随粗糙度变化

实现步骤：

hlsl

// 1. 获取对象空间视图方向和法线（通过节点直接输入）
// View Dir = Object Space View Direction Node.Out
// Normal = Object Space Normal Node.Out

// 2. 采样反射立方体贴图（LOD随粗糙度提高而增大）
float lod = _Roughness * _MaxLOD; // 粗糙度越高，反射越模糊
float4 reflectedColor = SampleReflectedCubemapNode.Out; // LOD=lod

// 3. 应用金属材质（反射颜色作为基础色）
o.Albedo = reflectedColor.rgb * _MetallicTint;
o.Metallic = 1.0;
o.Roughness = _Roughness;

4.2 镜面反射效果

场景：光滑镜面的精准环境反射

步骤：

hlsl

// 1. 确保视图方向和法线为对象空间（直接连接对应节点）
// View Dir = Object View Direction Node
// Normal = Object Normal Node

// 2. 采样反射立方体贴图（低LOD确保高清晰度）
float4 mirrorColor = SampleReflectedCubemapNode.Out; // LOD=0

// 3. 混合镜面颜色（可添加轻微高光）
float3 finalColor = mirrorColor.rgb + _SpecularIntensity * _LightColor;
o.Albedo = finalColor;
o.Alpha = 1.0;

4.3 半透明材质反射

场景：磨砂玻璃的弱反射效果

实现：

hlsl

// 1. 计算反射颜色（高LOD实现模糊反射）
float blurLod = 3.0; // 固定模糊层级
float4 reflected = SampleReflectedCubemapNode.Out; // LOD=blurLod

// 2. 混合玻璃基础色与反射色
float3 glassColor = lerp(_BaseColor.rgb, reflected.rgb, _ReflectStrength);

// 3. 应用半透明效果
o.Albedo = glassColor;
o.Alpha = _Transparency;

五、使用技巧与注意事项

5.1 空间转换注意事项

输入空间正确性：确保View Dir和Normal端口输入的是对象空间数据，若使用世界空间数据，需通过TransformDirection节点转换为对象空间：
hlsl
```
float3 objectViewDir = TransformDirection(worldViewDir, WorldToObject); // 世界→对象空间
```

5.2 LOD 与反射清晰度控制

LOD 值范围	反射效果特点	适用场景
0-1	高清晰度，细节丰富	镜面、抛光金属等光滑表面
2-4	中等模糊，细节适中	磨砂金属、光滑塑料
5+	高模糊，细节极少	粗糙表面、远距离物体的反射

5.3 采样状态优化

过滤模式选择：
- 线性过滤（Linear）：反射过渡平滑，适合大多数真实感材质
- 点过滤（Point）：反射边缘锐利，适合风格化像素效果
寻址模式：建议设为Clamp to Edge，避免立方体贴图边缘出现黑边或重复纹理

5.4 性能优化策略

LOD 动态调整：结合物体到相机的距离计算 LOD，例如：

hlsl

float distance = length(worldPos - _WorldSpaceCameraPos);
float autoLod = saturate(distance / _LODDistanceThreshold) * _MaxLOD;

反射探针烘焙：使用反射探针（Reflection Probe）烘焙环境立方体贴图，减少实时计算开销

六、总结与拓展应用

采样反射立方体贴图节点通过自动化反射方向计算，为开发者提供了便捷高效的环境反射实现方案，其核心价值在于：

简化工作流：省去手动推导反射向量的步骤，降低反射效果的实现门槛
效果可控：通过 LOD 和采样状态精准调整反射清晰度，平衡视觉效果与性能
兼容性强：支持内置渲染管线、URP 和 HDRP，适配各类项目需求

拓展方向：

结合粗糙度贴图动态控制 LOD，实现基于像素级粗糙度的反射变化
与折射效果结合，模拟半透明材质的反射 + 折射复合效果（如玻璃）
在 VR 中利用双立方体贴图和该节点，实现左右眼独立的立体反射效果