Unity技能提升指南：利用URP ShaderGraph Decal Projector实现DOTA般华丽的地面贴花效果

先自我介绍一下，小编浙江大学毕业，去过华为、字节跳动等大厂，目前阿里P7

深知大多数程序员，想要提升技能，往往是自己摸索成长，但自己不成体系的自学效果低效又漫长，而且极易碰到天花板技术停滞不前！

因此收集整理了一份《2024年最新Golang全套学习资料》，初衷也很简单，就是希望能够帮助到想自学提升又不知道该从何学起的朋友。

既有适合小白学习的零基础资料，也有适合3年以上经验的小伙伴深入学习提升的进阶课程，涵盖了95%以上Go语言开发知识点，真正体系化！

由于文件比较多，这里只是将部分目录截图出来，全套包含大厂面经、学习笔记、源码讲义、实战项目、大纲路线、讲解视频，并且后续会持续更新

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正文

#pragma multi_compile_fog

// 为了使用 ddx() & ddy()
#pragma target 3.0

#pragma shader_feature_local_fragment _ProjectionAngleDiscardEnable
#pragma shader_feature_local _UnityFogEnable
#pragma shader_feature_local_fragment _FracUVEnable
#pragma shader_feature_local_fragment _SupportOrthographicCamera

// 所有URP渲染管线的shader都必须引入这个Core.hlsl
// 它包含内置shader的变量，比如光照相关的变量，文档：
// 同时它也包含很多工具方法
#include “Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Core.hlsl”

struct appdata
{
// 模型空间下的坐标，OS: Object Space
float3 positionOS : POSITION;
};

struct v2f
{
// 齐次裁剪空间坐标，CS: Clip Space
float4 positionCS : SV_POSITION;
// 屏幕坐标
float4 screenPos : TEXCOORD0;
// xyz分量: 表示viewRayOS, 即模型空间 (Object Space)下的摄像机到顶点的射线
// w分量: 拷贝positionVS.z的值，即观察空间 (View Space) 下的顶点坐标的z分量
float4 viewRayOS : TEXCOORD1;
// rgb分量：表示模型空间下的摄像机坐标，
// a分量：表示雾的强度
float4 cameraPosOSAndFogFactor : TEXCOORD2;
};

sampler2D _MainTex;
sampler2D _CameraDepthTexture;

// 支持SRP Batcher
CBUFFER_START(UnityPerMaterial)
float4 _MainTex_ST;
float _ProjectionAngleDiscardThreshold;
half4 _Color;
half2 _AlphaRemap;
half _MulAlphaToRGB;
CBUFFER_END

// 顶点着色器
v2f vert(appdata input)
{
v2f o;

// VertexPositionInputs包含多个空间坐标系中的位置(world, view, homogeneous clip space, ndc)
// Unity编译器将剥离所有未使用的引用 （比如你没有使用view space）
// 因此，这种结构具有更大的灵活性，无需额外的成本
VertexPositionInputs vertexPositionInput = GetVertexPositionInputs(input.positionOS);
// 得到齐次裁剪空间 (clip space) 下的坐标
o.positionCS = vertexPositionInput.positionCS;

// Unity雾效
#if _UnityFogEnable
o.cameraPosOSAndFogFactor.a = ComputeFogFactor(o.positionCS.z);
#else
o.cameraPosOSAndFogFactor.a = 0;
#endif

// 准备深度纹理的屏幕空间UV
o.screenPos = ComputeScreenPos(o.positionCS);

// 观察空间 (view space) 坐标，即在观察空间中摄像机到顶点的射线向量
float3 viewRay = vertexPositionInput.positionVS;

// [注意，这一步很关键]
//=========================================================
// viewRay除以z分量必须在片元着色器中执行，不能在顶点着色器中执行! (由于光栅化变化插值的透视校正)
// 我们先把viewRay.z存到o.viewRayOS.w中，等到片元着色器阶段在进行处理
o.viewRayOS.w = viewRay.z;
//=========================================================

// unity的相机空间是右手坐标系(z轴负方向指向屏幕)，我们希望片段着色器中z射线是正的，所以取反
viewRay *= -1;

// 观察空间到模型空间的变换矩阵
float4x4 ViewToObjectMatrix = mul(UNITY_MATRIX_I_M, UNITY_MATRIX_I_V);

// 观察空间 (view space) 转模型空间 (object space)
o.viewRayOS.xyz = mul((float3x3)ViewToObjectMatrix, viewRay);
// 模型空间下摄像机的坐标
o.cameraPosOSAndFogFactor.xyz = mul(ViewToObjectMatrix, float4(0,0,0,1)).xyz;

return o;
}

half4 frag(v2f i) : SV_Target
{
// [注意，这一步很关键]
//========================================================================
// 去齐次
i.viewRayOS.xyz /= i.viewRayOS.w;
//========================================================================

// 深度纹理的UV
float2 screenSpaceUV = i.screenPos.xy / i.screenPos.w;
// 对深度纹理进行采样，得到深度信息
float sceneRawDepth = tex2D(_CameraDepthTexture, screenSpaceUV).r;

float3 decalSpaceScenePos;

// 正交相机
#if _SupportOrthographicCamera
// 我们必须支持正交和透视两种投影
// unity_OrthoParams：
// unity_OrthoParams是内置着色器遍历，存储的信息如下：
// x 是正交摄像机的宽度，y 是正交摄像机的高度，z 未使用，w 在摄像机为正交模式时是 1.0，而在摄像机为透视模式时是 0.0。
// 更多的内置着色器遍历可查看官方手册:
// (这里要放 UNITY_BRANCH 吗?) 我决定不放，原因看这里：
if(unity_OrthoParams.w)
{
// 如果是正交摄像机, _CameraDepthTexture在[0,1]内线性存储场景深度
#if defined(UNITY_REVERSED_Z)
// 如果platform使用反向深度，要使用1-depth
//
sceneRawDepth = 1-sceneRawDepth;
#endif

// 使用简单的lerp插值： lerp(near,far, [0,1] linear depth)， 得到观察空间 (view space)的深度信息
float sceneDepthVS = lerp(_ProjectionParams.y, _ProjectionParams.z, sceneRawDepth);

// 投影
float2 viewRayEndPosVS_xy = float2(unity_OrthoParams.xy * (i.screenPos.xy - 0.5) * 2 /* 裁剪空间 */);
// 构建观察空间坐标
float4 vposOrtho = float4(viewRayEndPosVS_xy, -sceneDepthVS, 1);
// 观察空间转世界空间
float3 wposOrtho = mul(UNITY_MATRIX_I_V, vposOrtho).xyz;
//----------------------------------------------------------------------------

// 世界空间转模型空间 (贴花空间)
decalSpaceScenePos = mul(GetWorldToObjectMatrix(), float4(wposOrtho, 1)).xyz;
}
else
{
#endif
// 如果是透视相机，LinearEyeDepth将为用户处理一切
// 记住，我们不能使用LinearEyeDepth处理正交相机!
// _ZBufferParams:
// 用于线性化 Z 缓冲区值。x 是 (1-远/近)，y 是 (远/近)，z 是 (x/远)，w 是 (y/远)。
float sceneDepthVS = LinearEyeDepth(sceneRawDepth, _ZBufferParams);

// 在任何空间中，场景深度 = rayStartPos + rayDir * rayLength
// 这里所有的数据在 模型空间 (object space) 或 贴花空间 (decal space)
// 注意，viewRayOS 不是一个单位向量，所以不要规一化它，它是一个方向向量，视图空间z的长度是1
decalSpaceScenePos = i.cameraPosOSAndFogFactor.xyz + i.viewRayOS.xyz * sceneDepthVS;

#if _SupportOrthographicCamera
}
#endif

// unity 的 cube 的顶点坐标范围是 [-0.5, 0.5,]，我们把它转到 [0,1] 的范围，用于映射UV
// 只有你使用 cube 作为 mesh filter 时才能这么干
float2 decalSpaceUV = decalSpaceScenePos.xy + 0.5;

// 剔除逻辑
//===================================================
// 剔除在 cube 以外的像素信息
float shouldClip = 0;
#if _ProjectionAngleDiscardEnable
// 也丢弃 “场景法向不面对贴花投射器方向” 的像素
// 使用 ddx 和 ddy 重建场景法线信息
// ddx 就是右边的像素块的值减去左边像素块的值，而ddy就是下面像素块的值减去上面像素块的值。
// ddx 和 ddy 的结果就是副切线和切线方向，利用右手定理，叉乘 (cross) 后就是法线，最后执行归一化 (normalize) 得到法线单位向量
float3 decalSpaceHardNormal = normalize(cross(ddx(decalSpaceScenePos), ddy(decalSpaceScenePos)));

// 判断是否进行剔除
// 注：decalSpaceHardNormal.z = dot(decalForwardDir, sceneHardNormalDir)
shouldClip = decalSpaceHardNormal.z > _ProjectionAngleDiscardThreshold ? 0 : 1;
#endif
// 执行剔除
// 如果 ZWrite 关闭，在移动设备上 clip() 函数是足够效率的，因为它不会写入深度缓冲，所以GPU渲染管线不会卡住（经过ARM官方人员确认过）
clip(0.5 - abs(decalSpaceScenePos) - shouldClip);
//===================================================

// 贴花UV计算
// _MainTex_ST.xy: 表示uv的tilling
// _MainTex_ST.zw: 表示uv的offset
float2 uv = decalSpaceUV.xy * _MainTex_ST.xy + _MainTex_ST.zw;//Texture tiling & offset
#if _FracUVEnable
// UV裂缝处理
uv = frac(uv);
#endif
// 贴花纹理采样
half4 col = tex2D(_MainTex, uv);
// 与颜色相乘
col *= _Color;
// 透明通道重新映射
col.a = saturate(col.a * _AlphaRemap.x + _AlphaRemap.y);
// 插值
col.rgb *= lerp(1, col.a, _MulAlphaToRGB);

#if _UnityFogEnable
// 混合像素颜色与雾色。你可以选择使用MixFogColor来覆盖雾色
col.rgb = MixFog(col.rgb, i.cameraPosOSAndFogFactor.a);
#endif
return col;
}
ENDHLSL
}
}
}

首先有一个前提，就是模型必须使用 Cube 。
最核心的一步就是通过深度信息还原世界空间坐标，再转模型空间坐标（也就是贴花空间坐标），计算出贴花 UV ，对贴花图案采样输出。

其中关于如何通过深度纹理重建世界坐标，大家可以阅读 冯乐乐 写的 《Unity Shader 入门精要》 这本书第13章的 13.3.1 小结，她讲得很好，建议大家多看书学习

我们把上面的 Shader 保存为 UrpDecal.shader ，如下

2、材质球

我们创建一个材质球，重命名为 UrpDecal ，并使用刚刚的 shader ，如下

设置一下材质球参数，如下

3、创建Cube

创建一个 Cube ，重命名为 DecalCube ，

把上面的材质球赋给这个 Cube ，

4、地面场景

简单搭建一下地面场景，

5、添加Renderer Feature: Decal

点击 Universal Render Pipeline Asset_Renderer ，点击 Add Renderer Feature ，然后点击 Decal ，

如下

6、移动DecalCube，与地面交叉

选中 DecalCube ，调整下角度和缩放，

然后移动 DecalCube ，让它与地面交叉，此时我们就可以看到想要的贴花效果了

7、运行效果

运行效果如下

三、方案二：使用URP Decal Projector

在默认渲染管线中，我们可以使用 Projector 来实现贴花效果，比较常见的是假阴影的实现。
在 URP 渲染管线中，我们可以使用 URP Decal Projector 。

1、添加Renderer Feature: Decal

跟上面一样，也得添加 Decal ，

2、创建Decal Shader Graph

点击菜单 Create / Shader Graph / URP / Decal Shader Graph ，如下

双击打开它 ShaderGraph ，

连线图如下

3、材质球

我们创建一个材质球并重命名为 DecalShaderGraph ，把上面的 ShaderGraph 赋给它，如下

设置一下材质球参数

4、空物体挂 URPDecalProjector组件

创建一个空物体，重命名为 URPDecalProjector ，

给它挂上 URPDecalProjector 组件

4、设置组件参数

设置一下组件参数，如下

5、运行效果

调整一下 URPDecalProjector 的角度和缩放，

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lProjector`的角度和缩放，

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