unity shadergraph 剔除正面

<think>嗯，用户现在在Unity中需要实现描边效果，并提供了站内引用的资料。之前我已经详细解释了两种方法，但可能需要更细致的步骤指导。首先，用户可能是个Unity开发者，对Shader有一定了解但需要具体实现步骤。用户提供的引用[1]和[2]分别提到了使用Shader和ShaderGraph的方法，以及后处理轮廓检测。考虑到用户可能希望有更多的实现选项，我应该涵盖不同复杂度的方案。回顾之前的回答，已经介绍了扩展网格法、PostProcessing和后处理轮廓检测。现在需要检查是否有遗漏的细节或优化点。比如扩展网格法中的顶点膨胀计算，在Shader中的具体代码可能需要更清晰的说明。另外，引用[1]中提到使用Tags中的RenderType和Queue设置，这一点在扩展网格方法中很重要，确保渲染顺序正确避免遮挡问题。用户深层需求可能是希望选择最合适自己项目的方法，可能对性能有要求。例如，如果项目是移动端，后处理方案虽然效果统一但可能有性能开销，而扩展网格法消耗较低但多物体时可能出错。需要强调不同方法的适用场景。引用[2]提到的ShaderGraph方法，用户可能对可视化编辑感兴趣，尤其是对不熟悉代码的美术人员更友好。这里应该补充ShaderGraph的具体步骤，比如如何用Position节点进行偏移，使用Backface节点剔除正面，再混合颜色。另外，用户提到“方法教程”，需要结构清晰的分步指导。例如扩展网格法的第一步创建材质，第二步编写Shader，第三步调整参数。对于后处理方案，需要解释如何设置RenderTexture和深度法线纹理，可能用户对此不太熟悉，需要更详细的步骤，比如在摄像机添加组件，调整参数等。还要注意引用中提到的属性分组（Header指令），这在材质面板中提升易用性，应该在示例代码中保留此细节，帮助用户管理参数。同时，性能对比部分很重要，帮助用户权衡选择方案，特别是针对不同平台或场景。最后，确保相关问题引导用户深入，比如轮廓线变色或剔除问题，覆盖用户后续可能遇到的问题。需要验证每个方法的示例代码正确性，比如法线扩展中的normal和viewDir计算是否正确，避免错误。此外，多光源处理需要注意事项，可能需要提到额外的Pass或光照模型调整。</think> 好的，在 Unity 中实现物体描边效果主要有几种常用且高效的方法，下面我将详细介绍并提供关键代码示例： **常用描边方法及实现教程：** 1. **基于法线/顶点膨胀扩展网格法 (Silhouette Expansion)：** * **原理：** 复制原模型网格，将其沿顶点法线 *向外* 膨胀一定距离（描边宽度），形成第二个稍大的“轮廓网格”。然后关闭该轮廓网格的正面渲染（只渲染背面），并赋予特定的描边颜色。 * **优点：** 实现相对直接，效果清晰，对封闭物体效果好，性能通常较好。 * **缺点：** 在物体边界处（尤其是凹面）可能出现断线或自交叉；复杂模型需要更精细处理。 * **实现步骤：** 1. **SubShader & Pass：** 创建一个包含两个 `Pass` 的 `SubShader`。第一个 `Pass` 渲染轮廓（描边），第二个 `Pass` 渲染原始模型。 2. **轮廓 Pass：** * **关键标签 (Tags)：** 设置渲染队列 (`"Queue"="Transparent"`) 确保轮廓在原物体前渲染，并设置正确的 `RenderType` (通常是 `"Opaque"` 或 `"Transparent"`)。使用 `Cull Front` 剔除正面（只渲染背面）。 * **顶点膨胀：** 在顶点着色器中，将顶点沿着其法线方向 (`v.normal`) 向外膨胀一定量。膨胀量由 `_OutlineWidth` 控制。 ```glsl // 轮廓 Pass Vertex Shader 关键部分 v2f vert (appdata v) { v2f o; // 膨胀顶点：顶点位置 + 法线方向 * 宽度 * (可选缩放因子，如投影坐标w避免透视失真) float4 pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex); float4 norm = normalize(mul(UNITY_MATRIX_IT_MV, float4(v.normal, 0))); pos.xyz += norm.xyz * _OutlineWidth * (1 / pos.w); // 透视补偿常用处理 o.position = pos; o.color = _OutlineColor; return o; } ``` * **片段着色器：** 直接输出 `_OutlineColor`。 3. **原始模型 Pass：** * 使用正常的光照模型（如 `Surface Shader` 或标准 `frag` 函数）渲染物体原本的外观。 4. **材质属性：** 在 `Properties` 块中暴露 `_OutlineColor` 和 `_OutlineWidth`，使用 `[Header]` 分组： ```glsl Properties { // ... 原有材质属性 (如 _MainTex, _Color) ... [Header(Outline Properties)] // 在 Inspector 面板分组显示 _OutlineColor ("Outline Color", Color) = (0,0,0,1) _OutlineWidth ("Outline Width", Range(0.0, 0.1)) = 0.01 } ``` * **参考：**[^1] 2. **基于后处理全屏轮廓检测法 (Post-Processing Edge Detection)：** * **原理：** 利用屏幕空间深度 (Depth) 或法线 (Normal) 纹理信息。比较相邻像素的深度差或法线方向差异。差异超过某个阈值的区域判定为轮廓边缘，然后对该区域进行描边绘制。 * **优点：** 对场景中所有符合规则的物体统一进行描边，效果一致。不受模型复杂度的显著影响。易于调节效果。 * **缺点：** 占用额外的渲染纹理资源，性能开销相对较大（尤其在低端设备）。可能会对非物体边缘（如深度跳跃处）产生误描边。需要了解深度纹理设置。 * **实现步骤 (需 Unity Post Processing Stack)：** 1. **启用深度/法线纹理：** 确保主摄像机 (`Camera`) 的 `Depth Texture Mode` 设置为 `Depth` 或 `DepthNormals`。 2. **创建后处理材质：** 编写一个着色器，包含： ```glsl sampler2D _CameraDepthNormalsTexture; // 深度法线纹理 float _EdgeThreshold; // 检测阈值 float4 _EdgeColor; // 描边颜色 float _EdgeOnly; // 是否只显示边缘 ``` 3. **边缘检测：** 在片段着色器中，采样当前像素及其周围像素 (如上下左右四个邻域) 的深度法线值 (`SAMPLE_DEPTH_NORMALS_TEXTURE`)。计算当前像素与邻居在深度或法线方向上的差异（如 Sobel, Roberts Cross 算子）。如果差异总和超过 `_EdgeThreshold`，则该像素在轮廓上。 ```glsl // 示例核心检测逻辑 (Sobel简化版) half GetEdgeValue(float2 uv, float stepSize) { half top = SampleDepthNormalDifference(uv + float2(0, stepSize)); // 伪代码，需实现采样比较 half bottom = SampleDepthNormalDifference(uv + float2(0, -stepSize)); half left = SampleDepthNormalDifference(uv + float2(-stepSize, 0)); half right = SampleDepthNormalDifference(uv + float2(stepSize, 0)); return (abs(top - bottom) + abs(left - right)) > _EdgeThreshold; } ``` 4. **输出颜色：** 如果检测到边缘 (`edge > 0`)，则输出 `_EdgeColor`。可选 `_EdgeOnly` 模式控制是全屏混合描边还是仅在边缘显示颜色。 5. **应用脚本：** 创建一个 MonoBehaviour 脚本附加到摄像机上，使用 `OnRenderImage` 方法将后处理材质应用到渲染图像上。 3. **基于 Shader Graph (图形化着色器编辑)：** * **原理 (参考方法1)：** Shader Graph 可视化了方法1的核心思路。 * **实现步骤：** 1. 创建一个 `Lit Shader Graph` 或 `Unlit Shader Graph`。 2. 添加 `Position` 和 `Normal` 节点获取顶点原始位置和法线。 3. 添加一个 `Vector1` 节点控制描边宽度 (`_OutlineWidth`)。 4. 创建一个描边位置：使用 `Position` 节点选择 `Object` 空间，连接到 `Add` 节点的一个输入；将 `Normal` 节点（选择 `Object` 空间）连接到 `Multiply` 节点，再乘以 `_OutlineWidth`，然后连接到 `Add` 节点的另一个输入 → `OutlinePosition = ObjectPosition + (ObjectNormal * OutlineWidth)`。 5. 将计算出的 `OutlinePosition` 连接到 `Master Stack` 的 `Vertex Position`。 6. 添加一个 `Color` 节点 (`_OutlineColor`) 连接到 `Master Stack` 的 `Base Color`。 7. 在 `Master Stack` 设置中： * `Surface Type` 根据需要选择（常为 `Opaque`）。 * `Double Sided` 开启。 * `Blend` 可选择需要的混合模式（如 `Alpha` 混合）。 * **最关键：** 在 `Fragment` 阶段，添加一个 `Back Face` 节点，只让其输出有效 (`Is Back Face`)，将此布尔值连接到 `Base Color` 的 `Alpha`（或使用 `Branch` 节点控制输出 `_OutlineColor`）。另一种更精确的方法是使用 `Pass` → 添加一个 `Pass` 作为轮廓Pass（如方法1），在其中进行膨胀并设置 `Cull Front`。主流方案是使用 `Back Face` 配合膨胀。 8. **参考：**[^2] 4. **其他方法：** * **几何着色器：** 在几何着色器中直接沿三角形边生成新的四边形几何体作为描边。非常灵活但相对复杂，需要处理连接缝，平台支持性（如WebGL受限）和性能需注意。 * **预计算轮廓线：** 在模型导入/编辑阶段生成轮廓线数据（如烘焙到贴图UV或生成曲线网格），运行时仅显示这部分数据。离线方法，运行时效率高但不灵活。 **选择建议：** * **针对单个物体/少量物体 + 性能要求：** **扩展网格法 (方法1) 通常是首选。** 实现直接，性能较好。 * **针对场景中大量物体统一描边或复杂物体：** **后处理法 (方法2) 更合适。** 效果一致，不受单个模型限制。 * **美术友好 / 快速原型 / 无需手写代码：** **Shader Graph (方法3)。** 可视化操作，非常直观。 * **特定复杂需求（如特殊轮廓线类型/风格化）：** **几何着色器或离线方法。** 需要更高的技术储备。 **性能注意事项：** * **扩展网格法：** 复制了一个稍大的网格，增加了顶点数，Draw Calls+1。适合少量物体或性能要求不苛刻的场景。 * **后处理法：** 消耗在额外的纹理采样和全屏计算。低分辨率+优化的采样方式有助于降低开销。 * **Shader Graph：** 性能取决于生成的具体HLSL代码复杂度。 **关键优化方向：** * **精确控制描边宽度：** 在扩展网格法和Shader Graph中，引入 `_OutlineWidth * (1 / vertex.w)` 或类似逻辑做透视补偿，避免近大远小问题。 * **剔除与遮挡：** 确保轮廓渲染队列 (`Queue`) 正确设置在原始物体之前 (`Geometry+1` 或 `Transparent`)，保证轮廓不会被自身遮挡。 **总结：** 实现 Unity 描边效果的核心在于选择 **扩展网格法**、**后处理全屏轮廓检测法** 或 **利用 Shader Graph 实现原理**。根据你的具体需求（是单个物体还是全局效果、美术/程序偏好、性能要求）选择最适合的方案。`Tags { "RenderType"="Opaque" "Queue"="Transparent" }` 和 `Cull Front` 是扩展网格法实现的关键指令之一 [^1][^2]。

### Unity 中实现描边效果的方法 在 Unity 中，可以通过多种方式实现描边效果。以下是几种常见的方法，包括使用自定义渲染特性、着色器以及 Shader Graph 的实现方式。 #### 方法一：通过自定义渲染特性和后处理实现描边效果 这种方法适用于需要全局控制描边效果的场景。通过创建一个自定义的 Render Feature，并结合后处理技术，可以实现高效的描边效果[^1]。具体步骤如下： - 创建一个自定义的渲染特性（Render Feature），用于捕获需要描边的对象。 - 在后处理阶段，利用深度缓冲区和法线信息，计算物体边缘并生成描边效果。 - 提供可配置的描边颜色和宽度参数，以满足不同需求。 - 支持 HDR 颜色，确保描边效果在高动态范围场景中依然表现良好。 这种方法的优点是性能开销较小，并且可以精确控制哪些物体需要描边[^1]。 #### 方法二：通过自定义着色器实现描边效果 使用自定义着色器是另一种常见的实现方式。这种方式允许开发者直接控制描边的颜色和宽度，并且可以在材质面板中提供友好的属性配置界面[^2]。 以下是一个简单的着色器代码示例，展示如何实现描边效果： ```csharp Shader "Custom/Outline" { Properties { [Header(Outline Properties)] _OutlineColor("Outline Color", Color) = (0, 0, 0, 1) _OutlineWidth("Outline Width", Float) = 0.01 } SubShader { Tags { "RenderType"="Opaque" "Queue"="Transparent" } Pass { Cull Front // 剔除正面，只渲染背面 CGPROGRAM #pragma vertex vert #pragma fragment frag float4 _OutlineColor; float _OutlineWidth; struct appdata { float4 vertex : POSITION; float3 normal : NORMAL; }; struct v2f { float4 pos : SV_POSITION; }; v2f vert(appdata v) { v2f o; float3 viewNormal = normalize(mul((float3x3)unity_ObjectToWorld, v.normal)); float3 viewPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex).xyz; float3 offset = viewNormal * _OutlineWidth; o.pos = UnityObjectToClipPos(float4(viewPos + offset, 1)); return o; } fixed4 frag(v2f i) : SV_Target { return _OutlineColor; } ENDCG } } } ``` 上述代码通过调整顶点位置来生成描边效果，并支持在材质面板中配置描边颜色和宽度[^2]。 #### 方法三：通过 Shader Graph 实现描边效果 对于不熟悉 HLSL 编程的开发者，可以使用 Shader Graph 来实现描边效果。这种方法更加直观，适合快速原型开发[^3]。 - 创建一个新的 Unlit Shader Graph。 - 在 Master 节点中选择“Unlit”模式。 - 使用 Vertex Position 节点将模型的顶点向外偏移，模拟描边效果。 - 使用 Cull Mode 属性剔除正面，仅渲染背面。 - 将描边材质应用到物体上，并通过材质属性调节描边颜色和宽度。 这种方法的优点是无需编写代码，完全通过可视化工具完成[^3]。 ### 总结 Unity 中实现描边效果的方法多样，可以根据项目需求选择合适的方式。如果需要全局控制并且优化性能，推荐使用自定义渲染特性和后处理；如果需要简单快速地实现，可以选择自定义着色器或 Shader Graph。