ShaderGraph节点解析(六十二): 采样 2D 纹理节点（Sample Texture 2D Node）详解

采样 2D 纹理节点（Sample Texture 2D Node）是 Unity Shader Graph 中用于对 2D 纹理进行采样的基础且核心的工具。它通过输入 2D 纹理资源、UV 坐标和采样状态，输出对应采样点的颜色值（包括 RGBA 四通道及单独通道），适用于几乎所有需要纹理数据的渲染场景（如基础颜色、法线映射、粗糙度贴图等）。其核心优势在于：

多通道输出：同时提供 RGBA 复合值和单独的 R、G、B、A 通道值，满足不同材质属性需求
纹理类型适配：支持普通纹理和法线贴图两种模式，自动处理法线解码
灵活可控：可自定义 UV 坐标和采样状态，适配各种纹理映射需求

二、端口详解

2.1 输入端口

端口名称	类型	绑定	描述
Texture	Texture 2D	无	待采样的 2D 纹理资源（如 diffuse 贴图、法线图）
UV	Vector 2	UV	采样点的 UV 坐标，用于定位纹理上的像素
Sampler	Sampler State	Default sampler state	采样状态，控制过滤模式（如线性 / 点过滤）、寻址模式（如重复 / 钳位）等

2.2 输出端口

端口名称	类型	描述
RGBA	Vector 4	采样得到的颜色值（包含 RGBA 四通道）
R	Float	红色通道（x 分量）值
G	Float	绿色通道（y 分量）值
B	Float	蓝色通道（z 分量）值
A	Float	alpha 通道（w 分量）值

三、控制参数详解

3.1 核心参数

参数名称	类型	选项	描述
Type	Dropdown	Default（默认）、Normal（法线）	选择纹理类型： - Default：用于普通纹理（如漫反射、粗糙度） - Normal：用于法线贴图，自动解码法线数据
Space	Dropdown	Tangent（切线空间）、Object（对象空间）	仅当 Type 为 Normal 时生效，指定法线贴图的空间： - Tangent：切线空间法线（最常用，与模型表面贴合） - Object：对象空间法线（适用于整体形状的法线定义）
Enable Global Mip Bias	Toggle	On（开启）、Off（关闭）	开启时应用运行时自动全局 MIP 偏移（用于动态分辨率缩放时提升细节重建质量）

四、技术原理解析

4.1 采样逻辑

节点通过 HLSL 的SAMPLE_TEXTURE2D函数实现纹理采样，根据纹理类型自动处理数据，生成代码示例解析如下：

4.1.1 默认纹理模式（Default）

hlsl

// 采样纹理并获取RGBA值
float4 _SampleTexture2D_RGBA = SAMPLE_TEXTURE2D(Texture, Sampler, UV);
// 提取各通道值
float _SampleTexture2D_R = _SampleTexture2D_RGBA.r;
float _SampleTexture2D_G = _SampleTexture2D_RGBA.g;
float _SampleTexture2D_B = _SampleTexture2D_RGBA.b;
float _SampleTexture2D_A = _SampleTexture2D_RGBA.a;

适用场景：漫反射贴图、粗糙度贴图、金属度贴图等无需解码的纹理，直接使用采样的原始通道值。

4.1.2 法线贴图模式（Normal）

hlsl

// 采样法线贴图
float4 _SampleTexture2D_RGBA = SAMPLE_TEXTURE2D(Texture, Sampler, UV);
// 解码法线数据（将RG或AG通道转换为三维法线向量）
_SampleTexture2D_RGBA.rgb = UnpackNormalmapRGorAG(_SampleTexture2D_RGBA);
// 提取各通道值（此时RGB为法线向量的x、y、z分量）
float _SampleTexture2D_R = _SampleTexture2D_RGBA.r;
float _SampleTexture2D_G = _SampleTexture2D_RGBA.g;
float _SampleTexture2D_B = _SampleTexture2D_RGBA.b;
float _SampleTexture2D_A = _SampleTexture2D_RGBA.a;

法线解码原理：法线贴图存储时通常将法线向量的 x（R）和 y（G）分量压缩到 0-1 范围，z 分量通过计算得出（z = sqrt(1 - x² - y²)），UnpackNormalmapRGorAG函数负责完成这一解码过程。

4.2 采样状态的影响

采样状态（Sampler State）的核心参数对采样结果的影响：

过滤模式（Filter Mode）：
- 点过滤（Point）：采样像素不插值，纹理边缘锐利（性能高，适合像素风格）
- 线性过滤（Linear）：采样相邻像素并插值，过渡平滑（画质好，常用）
寻址模式（Address Mode）：
- 重复（Repeat）：UV 超出 [0,1] 范围时重复纹理（适合平铺纹理）
- 钳位（Clamp）：UV 超出范围时取边缘像素（适合非平铺纹理，避免边缘拉伸）

五、应用场景与实战案例

5.1 漫反射纹理采样

场景：基础材质的漫反射颜色

需求：将纹理的 RGB 通道作为材质的基础颜色

实现：

hlsl

// 采样漫反射纹理（Type设为Default）
float4 albedoMap = SampleTexture2DNode.RGBA;

// 应用基础颜色
o.Albedo = albedoMap.rgb;
o.Alpha = albedoMap.a; // 若纹理带透明通道

5.2 法线贴图应用

场景：通过法线贴图增强表面细节

步骤：

hlsl

// 采样法线贴图（Type设为Normal，Space设为Tangent）
float3 tangentNormal = SampleTexture2DNode.RGB; // 解码后的切线空间法线

// 将切线空间法线转换到世界空间
float3 worldNormal = TransformTangentToWorld(tangentNormal, tangentToWorld);

// 应用到光照计算
o.Normal = worldNormal;

5.3 粗糙度与金属度控制

场景：使用纹理的通道存储材质属性

实现：

hlsl

// 采样纹理（R通道存储粗糙度，G通道存储金属度）
float roughness = SampleTexture2DNode.R;
float metallic = SampleTexture2DNode.G;

// 应用到PBR材质
o.Roughness = roughness * _RoughnessScale;
o.Metallic = metallic * _MetallicScale;

5.4 透明纹理效果

场景：树叶、玻璃等半透明材质

实现：

hlsl

// 采样带透明通道的纹理
float4 textureColor = SampleTexture2DNode.RGBA;

// 应用颜色和透明度
o.Albedo = textureColor.rgb * _Tint;
o.Alpha = textureColor.a * _Transparency;

六、使用技巧与注意事项

6.1 纹理类型与参数匹配

纹理类型	Type 设置	Space 设置	常见用途
漫反射、高光	Default	无	基础颜色、高光强度
法线贴图	Normal	Tangent	表面细节（如木纹、布料纹理）
粗糙度、金属度	Default	无	PBR 材质属性控制
遮罩贴图	Default	无	控制材质局部效果（如区域高光）

6.2 UV 坐标调整技巧

平铺与偏移：通过 UV 节点调整 UV 坐标，实现纹理的缩放和位移：

hlsl

float2 scaledUV = uv * _Tile + _Offset; // 缩放平铺并偏移
float4 tiledColor = SampleTexture2DNode.RGBA; // 使用调整后的UV采样

动画 UV：通过时间动态偏移 UV，实现纹理流动效果（如流水、火焰）：

hlsl

float2 animatedUV = uv + _FlowSpeed * _Time.y;
float4 flowColor = SampleTexture2DNode.RGBA; // 使用动画UV采样

6.3 性能优化建议

压缩纹理：对非关键纹理使用合适的压缩格式（如 ETC2、ASTC），减少内存占用和采样开销
MIP 映射：开启纹理的 MIP 映射（导入设置中勾选 Generate Mip Maps），配合线性过滤提升远处画质
通道复用：将多个属性存储在一张纹理的不同通道（如粗糙度 + 金属度），减少采样次数

七、总结与拓展应用

采样 2D 纹理节点作为 Shader Graph 中最基础的纹理操作工具，其核心价值在于：

材质基础：为几乎所有材质提供纹理数据输入，是视觉效果的基石
灵活性：通过参数调整适配不同纹理类型和采样需求
性能可控：结合采样状态和纹理设置，平衡画质与性能

拓展方向：

结合 UV 动画实现动态纹理效果（如旗帜飘动、水面流动）
利用纹理通道混合实现复杂材质（如多层纹理叠加）
配合 LOD 节点动态调整纹理采样精度，优化大规模场景性能