月份：2019年3月

在Unity 2018中新增了Shader Graph着色器视图的工具，它可以让开发者可视化构建着色器。今天我们将介绍最新Unity2018.2中，Shader Graph着色器视图新功能以及示例项目。

Shader Graph着色器视图新功能
Unity 2018.2中Shader Graph着色器视图新增功能包括：

• 高清晰渲染管线（HDRP）支持
• 顶点位置
• 属性引用名称
• 视图的可编辑通道
• 新节点：Gradient、Texture 2D Array和Texture 3D等。

获取示例项目
让我们深入研究示例项目，了解如何使用ShaderGraph着色器视图创建由枝叶组成的场景。

请访问GitHub下载示例项目。如果你对GitHub还不熟悉，请按照下图所示下载项目的ZIP压缩包。

GitHub下载地址：
https://github.com/natalieburke/ShaderGraph-FeatureDemo-2018-2

与模板项目一样，该项目带有Readme自述文件，可以用来快速参阅我们所使用工具文档。

该项目附带用于制作漂亮树叶的示例视图和环境着色器，还可演示在二种渲染管线之间切换的技术。在自述文件的检视窗口中，你可以找到在轻量级和高清晰渲染管线之间切换的按钮。这个按钮主要用于让开发者制作资源并测试管线之间的兼容性，对于正式制作，我们建议只使用其中一个渲染管线。

请在Assets > Scenes文件夹中查找示例场景并开始使用。下面部分将介绍示例项目中的一些视图。

标准Shader Graph着色器视图
现在你可以使用Shader Graph着色器视图制作自定义的着色器。你可以在演示项目的Assets/Shaders/文件夹中找到我们的示例视图。

我们的视图属性几乎和标准表面着色器上的选项一样。视图遵循HDRP遮罩贴图的格式，你可以自定义它以满足项目需求。

该项目的标准着色器带有一些独特的特性，包括：

• Master Node设置中，启用了双面渲染
• 全新的Is Front-Face 节点可以翻转背面法线
• 在Alpha通道有基于世界位置的抖动遮罩

简单植被视图
你可以在项目中找到一个简单的植被着色器视图。该视图是一个带有简单顶点动画的标准着色器。它制作出简单的来回摆动效果，为了营造多样化效果还添加了一些乱流特效。

我们使用顶点颜色控制动画。对于基础动画，我们使用一个简单的黑色到红色的渐变，因此只有叶子末端才会生成动画，而枝干会根植于地面。更复杂的动画将需要更复杂的颜色。

漂亮枝叶的动画基础是波形图。该视图使用了一个正弦波形图，带有时间输入和重新映射值从而使它看起来更吸引人。黑线代表基本的正弦波形，红线代表重新映射的正弦波形。

乱流波形是个基础正弦波形的修改版。该波形改变的是波速而不是振幅。这样能得到随机抖动值，用于在基础波形上创建一些小型振动曲线。我们还添加了一条蓝线来展示标准正弦波形和乱流波形的不同。

我们将二条波形相加后乘以所需的顶点颜色，也是我们在植物上看到的红色。然后，我们将波形添加到对象的位置，创建顶点偏移。虽然我们只在X轴上创建了一个偏移，但是它对任何方向或是所有轴都有作用。

于是我们得到了最后的输出结果，将其插入Master节点的Position槽，就得到了叶子在风中摆动的简单动画效果。

复杂植被视图
我们在项目中加入了复杂的植被视图。这个动态效果是基于Tiago Sousa发表的一篇文章内容所制作，该文章详细讲解了系统背后的数学原理，所以我们需要简要介绍一下。

这种系统最适合处理较大的枝叶，例如树木的枝叶。它会计算大型摆动效果，因为树的整体会在风中晃动，树枝上的变化较小，叶子也只会有较小的颤动。应用到网格的顶点颜色会控制各个阶段。

红色决定网格的哪些部分应该对叶子产生较小的颤动，所以它最适用于叶子的边缘。绿色能增加时间变化，确保枝干不会全部同时摆动。蓝色决定树枝连接树干的位置，还决定了哪些位置受风的影响最大。这是从底部向外延伸的简单黑-蓝渐变。

当将这几个阶段结合起来后，就会得到风吹过枝叶的逼真效果。

当查看下面视图的时候，或许会感到有点复杂，但它其实并不像外表看上去那么复杂。现在我们把它分成下面几块了解一下：基础树干、树枝和叶子阶段。

1、基础树干
这是系统的基础树干阶段。它的起始节点和简单植被视图的乱流节点相同，我们将这个波形乘以一个方向属性，以便更好地控制风所吹的方向。

这个阶段还使用了带有变化的重新映射正弦波形，就像简单植被视图一样。然后我们加入乱流波形和基础波形。

2、树枝
这部分是第二阶段树枝摆动动画。首先我们将树干阶段的运动分离为单个向量值，并将该波形和蓝色顶点颜色通道相乘，从而决定网格的哪些部分符合“树枝”特点。然后我们降低波形强度，使它速度更快。

这样会创造出一系列基于较大动作的小型颤动波形。树枝摆动的另一半部分会平滑处理数值，实现更柔和的梯度，得到的效果非常不错。

3、叶子
这部分是叶子阶段，用来添加快速的颤动效果。我们首先使用网格顶点颜色的红色和绿色通道，决定哪些边缘需要快速颤动。绿色通道决定动作的变化。区域绿色值的越高，动作会越强烈。红色通道决定网格的那些部分会有强烈的颤动效果。通常适用于树木网格上的树叶边缘。

4、合并
最后我们要把所有这些内容添加到一起。添加叶子阶段到树枝阶段，然后再添加到主树干阶段，于是我们就得到了好看又复杂的风特效。

资源
请查看Assets文件夹中的示例内容。部分脚本带有自述文件，帮助开发者学习在自己的项目中使用。想要了解Shader Graph着色器视图更多示例内容，请查看Shader Graph着色器视图示例库：
https://github.com/UnityTechnologies/ShaderGraph_ExampleLibrary

在Unite LA 2018期间，我们发布了在Unity中创作实时视觉效果的工具Visual Effect Graph，该工具使用在GPU运行的计算着色器和基于节点的工作流程。本文将比较Visual Effect Graph和现有的粒子系统，并展示如何开始使用这款强大工具。 Visual Effect Graph受到主流电影特效软件的启发，加入了许多相同的强大功能用于创作实时视觉效果，下面视频将对Visual Effect Graph进行简要介绍。 观看Visual Effect Graph介绍视频 入门 我们可以通过Unity 2018.3或更高版本编辑器中的资源包管理器安装Visual Effect Graph。 请点击Unity编辑器菜单Window > Package Manager，点开Advanced并选中“Show preview packages”，然后找到Visual Effect Graph，单击Install按钮即可。 目前，Visual Effect Graph运行于Unity 2018.3的高清晰渲染管线，对轻量级渲染管线的支持预计在之后的版本推出。为了使用Visual Effect Graph，请确保你的Unity项目使用High-Definition RP模板。 为了创建视觉效果，请在项目窗口点击右键，依次选择Create > Visual Effects > Visual Effects Graph。 创建资源后，将其拖到场景视图或层级窗口。 Visual Effect Graph窗口 Visual Effect Graph适用于VFX新手到资深艺术家和程序员等，Visual Effect Graph通过使用节点和属性模块，来提供一个快速学习，轻松掌握，强大的工作流程。 Context包含多个属性模块，用于表示应用于粒子的操作顺序。节点之间互相连接，会执行一系列输入属性模块的计算，从而定义粒子属性。节点系统会让使用Shader Graph着色器视图的用户感到很熟悉，但二个工具并不完全相同。 创建Context或单个节点，可以点击空格键，或单击右键，选择Create Node。创建属性模块，可在节点中点击空格键，或者单击右键，选择Create Block。 1、Context System是Initialize、Update和Output的Context组合。它由虚线轮廓表示。多个系统可以存在同一个Visual Effect Graph资源中。 Spawn定义生成粒子的数量和时间，例如Periodic Burst（间歇性喷发）、Constant（持续喷发）和Single Burst（单次喷发）等。 Initialize的前二个属性为Capacity（同时存在粒子数量）和Bounds（区域）。 Capacity确定每次系统中可以存在的粒子数量。 请注意：Capacity属性会根据粒子数量分配合适的内存，所以该数值应该对应可生成的粒子数量进行设置。通常，该值的计算公式为：Rate × Max Lifetime = Capacity Bounds定义摄像机视图中粒子生成和模拟的区域。 Update会不断改变粒子属性，它是唯一可以使用作用力的部分。 Output会渲染粒子，它决定生成的粒子类型、纹理、颜色和方向。我们可以在此对粒子的大小，位置等属性进行最后调整。每个粒子系统可以有不同的输出结果，每个输出结果可以调整多数粒子属性。 2、Block Block属性模块定义粒子的属性，这些属性可以由节点重写。Block包含在Context内，但有些属性模块无法在特定Context中使用。例如：Spawn Rate Block只能添加到Spawn Context中。 我们可以通过取消勾选名称右侧的复选框禁用属性模块。有些输入内容可以通过点击输入名称左侧的小箭头展开，可以访问并修改详细属性，例如：Vector3的X，Y和Z。 在视图中选择Block和Context时，我们可以通过检视窗口修改它们。因此在创作视觉效果时，显示检视窗口可以方便创作过程。 3、Node Node节点具有很多功能，包括从输出指定数值和参数数据到执行各种不同的计算。Add，Multiply或Lerp等多数定义数值的节点可以通过修改来输出不同数值类型，例如：Float，Vector3或颜色数值。 流程工具 1、Auto Compile 默认情况下，每次修改节点或属性模块时，Visual Effect Graph都会重新编译。对于较小的视图，Auto Compile自动编译帮助我们在场景中快速看到改动效果。 但是对于比较复杂的系统，编译时间可能较长。禁用Auto Compile后，视图只会在保存或单击Compile按钮时进行编译，这样在大幅改动视图时，不必在每次调整后等待较长时间。 2、Blackboard Blackboard面板可以存储视图中的参数，并公开给检视窗口以便进行修改。为了安排不同参数类型，Blackboard面板支持设置Categories类型和Tooltips提示信息。 创建新参数，请点击Blackboard右上角的+图标。 3、Target GameObject Target GameObject面板允许你控制播放过程，或是查看场景中已打开视觉效果特定实例的本地空间辅助图示。 附加游戏对象，请点击场景中已打开的视觉效果实例，然后点击Attach，直接从场景实例打开视觉效果也会自动将该面板附加到游戏对象上。 4、Parameter Binders 虽然可以通过脚本来设置公开的参数，但Parameter Binders组件会自动配置视觉效果的参数，例如：游戏对象的位置，缩放和旋转。 添加Parameter Binder组件，请在层级窗口选中视觉效果，单击Add Component，搜索“Binder”并添加。将游戏对象拖到标着“None”的方框，然后点击 ⌄ 图标选择合适的参数。 与现有粒子系统比较 Visual Effect Graph和粒子系统的主要区别在于它们运行的硬件。粒子系统在CPU模拟生成，而Visual Effect Graph将大量计算移动到运行在GPU的计算着色器。 从上面的对比图中，我们可以看出Visual Effect Graph的优点是能够模拟数百万个粒子，计算复杂的模拟过程，以及读取帧缓冲区。而粒子系统可以使用基础物理系统，并通过回读来与游戏交互。 特别需要注意的是设备兼容性，部分设备不支持Visual Effect Graph所需的计算着色器，例如：大多数的手机。 支持的数据类型 Visual Effect Graph支持使用Point Cache，Vector Field和Signed Distance Field等资源。通过这些资源的支持，可以表示体积、作用力、碰撞以及自定义数据类型。 Point Cache保存空间中点的属性，例如：Transform、法线、颜色和UV。 Vector Field在获取粒子的位置后，会在3D空间移动粒子。 Signed Distance Field可以使用体积来表示吸引和碰撞粒子。 下面的示例是在其它工具制作骷髅，然后导入Unity来创建魔法效果。 VFX Toolbox工具集 Visual Effect Graph团队开发了一系列工具用于生成数据类型，这些工具统称为VFX Toolbox工具集。通过VFX Toolbox创建的数据可以与Unity的其它功能结合使用。 下载VFX Toolbox工具集： https://github.com/Unity-Technologies/VFXToolbox 1、Image Sequencer Image Sequencer图像序列工具可以处理图像序列，生成Flipbook纹理图集等纹理资源。 2、Point Cache Bake Tool Point Cache Bake Tool点缓存烘焙工具又名为pCache Tool，它可以从纹理生成2D点缓存，从网格生成3D点缓存。 使用技巧 1、便签，节点分组和名称 Visual Effect Graph带有一些实用功能，可以帮助注释和标记视图。 Context Names环境名称可以让你命名Context环境，只需双击Context环境标题部分的小型区域即可。 创建System Name系统名称，请双击虚线轮廓顶部下的小型区域。 Sticky Note便签功能可以创建可调整大小的文本框。创建标签，请在视图的空白区域单击右键，选择Create Sticky Note。 便签中，字体大小从Small到Huge共有四个选项，右键单击便签并从列表中选择修改字体大小。调整便签大小，可以拖动便签边缘或边角进行调整。 Node Group节点分组为节点的分组设置标题，并将它们作为整体进行移动。创建节点分组，请选择一组节点后，右键单击一个选中节点，然后选择Group Selection。 如果要移动节点到节点分组，将该节点拖入已有分组即可。如果要将节点移出分组，按住Shift键然后将其拖出分组。如果要删除分组而不删除节点，单击选中分组标题，然后按下Delete键即可。 2、Spawner Chaining Spawner Chaining生成器链允许一个生成器开启或停止其它生成器。只要将Spawn Context的输出部分连接到Start或Stop即可。 下图中节点生成了持续2秒的常量流，停止2秒后会重复之前的操作。 2、GPU事件 GPU事件允许在自定义条件下或粒子消失时触发另一个粒子系统。下图中，节点会在粒子消失时生成10～15个粒子。 启用GPU事件，请打开Preferences>Visual Effects，勾选”Experimental Operators/Blocks”。 3、Timeline Visual Effect Graph完全兼容Timeline功能，可以准确控制视觉效果的时间设置。你可以通过二种方法控制效果：事件和参数。 如果要控制时间，请在Timeline中创建Visual Effect Activation Track。如果要控制参数，请在Timeline中创建Animation Track。 下面的视频展示了如何设置这些轨道，从而使它们继承来自事件的数值。 观看展示视频 下载示例项目 为了帮助大家学习Visual Effect Graph，开发团队发布了持续更新的Unity示例项目。首次发布时，该项目包含三个示例： 1、Unity Logo示例展示基本行为 2、Morphing Face示例展示HDRP Lit的兼容性和点缓存 3、Butterflies示例展示高级行为 下载示例项目： https://github.com/Unity-Technologies/VisualEffectGraph-Samples 结语 Visual Effect Graph及其文档正处于开发和编写状态。虽然处于预览阶段，但我们可以在GitHub的Scriptable Render Pipeline Wiki中访问文档。 文档访问地址： https://github.com/Unity-Technol … Visual-Effect-Graph 我们将分享Visual Effect Graph的一些教程，尽请期待。更多Unity更多信息介绍尽在Unity官方中文论坛(UnityChina.cn)!

在《可编程脚本渲染管线SRP》中，我们介绍了可编程脚本渲染管线SRP（Scriptable Render Pipeline）。在Unity 2018.1中，我们已为用户提供了二个渲染管线：轻量级管线Light Weight Pipeline和高清晰渲染管线High Definition Pipeline。在本文中，我们将聚焦高清晰渲染管线或HD RP。

可编程脚本渲染管线SRP项目，Github地址：
https://github.com/Unity-Technologies/ScriptableRenderPipeline

HD RP介绍

• HD RP旨在为开发人员提供实现高清晰视觉效果渲染的工具。它的设计遵循以下三个原则：
• 基于物理的渲染
• 统一且一致连贯的光照
• 独立于渲染路径的特征

基于物理的渲染依赖三大要素：光照、材质和摄像机。光照和材质的效果依赖于物理的相互作用，它们之间应有明确的解耦，能在各种光照条件下获得一致的效果。摄像机决定光照会怎样在屏幕上显示出来。渲染的目标是让艺术家更轻松地实现近乎真实的效果。

统一光照意味着场景中所有对象和参与介质都会得到相同的光照。对象的不透明度、透明度或体积材质不应有任何区别。一个材质必须与任意光照产生正常交互，不管该光照的光源是什么，例如反射探头、区域光等。甚至当被贴花修改时，交互也要正常发生。这样才能得到更为一致的外观效果。

在实时渲染中，有很多渲染通道：延迟/正向、单程/多程、平铺/集群等。在游戏开发中，所选取的渲染路径经常会限制可使用的图形功能。对于HD RP，我们尝试在不同渲染路径下增加相同的一组图形功能。这样的结果是，在选择渲染路径时只需要考虑性能，而不必考虑游戏需要哪些功能。

在HD RP的开发过程中，我们尽可能紧密地遵循这一原则。

HD RP的用途
HD RP针对高端PC和主机开发，可以提供惊艳的高清晰视觉效果。我们希望让小型团队也能使用AAA级图形功能。HD RP运行环境至少需要DX11级别的功能集，并大量使用计算着色器（Compute Shader）。但这样一来，HD RP就不会在功能较弱的平台上运行。HD RP支持的目标API是D3D11、D3D12、GNM（PlayStation 4）、Metal和Vulkan。我们也计划增加对VR支持，但还没在当前可用的预览版中实现。

HD RP具有一套全新的功能和行为，需要再学习和二次开发。我们提供了一个转换工具来将项目从Unity内置模式转为HD RP，但这只会帮助你快速重新设置材质和纹理。所有的光照、后期处理效果、场景设置、图形设置和自定义着色器都需要重做。

最后，HD RP目前仍在预览阶段，这意味它还不适合用于正式创作流程。

光照改进
HD RP拥有一个全新的光照架构：它使用混合延迟/正向-平铺/集群渲染器。这意味着，在场景中有大量光照时，它比Unity内置渲染效果更好。这种新型光照架构更为注重性能。

此外，HD RP还有大量额外的光照属性以及一个全新的光照编辑器。它可以淡化光照，仅影响漫反射光或镜面反射光，或是使用色温来设置光的颜色。聚光灯现在可以控制内部角度，而且可以拥有不同的形状，例如：椎体、立方体或金字塔体。HD RP还支持Colored cookies。

HD RP允许使用实时区域光，当前无阴影或烘焙。例如：柱形光。

最后，光线遵循物理学平方反比衰减，使用的是物理光的单位。光照的控制完全是线性的，去除了Unity内置“Gamma mode”。太阳光强度使用的单位是勒克斯（lux），而点光源和聚光灯所用的单位是流明（Lumen）。

在处理基于图像的光照方面，反射探头在HD RP中得到了更大提升。现在可以使用定向边界方框或球体形状，代理形状（近似场景几何的区域）和影响形状（像素受影响的区域）是分离的，而且加入了很多影响衰减选项（基于法线方向分平面等）。

材质渲染
HD RP有自带的标准着色器，名为受光着色器（Lit Shader）。Lit Shader有不少不错的功能，可以使用比Unity内置渲染中更为丰富的材质。双面选项也可以使用，会自动连接全局照明，加入了很多映射选项，例如单平面和三平面映射。诸如视差遮罩映射或曲面细分等高级功能也已经支持，只需一键便可使用！

不过，加到材质渲染的功能中，最强大的则是其光照模型。

HD RP使用以下BRDF（双向反射分布函数）：对镜面反射层使用各向同性多重散射GGX，对漫反射层使用Disney漫反射功能。HD RP与内置Unity在这方面的区别则在于多重散射部分。

金色金属球从平滑（左）到粗糙（右）：

 

默认参数为金属/光滑（Metallic/Smoothness），但也可以在同一着色器中切换为镜面色/光滑（SpecularColor/Smoothness）。

HD RP能增强或替换这个初始模型。它有大量选项可以使用：

 

通过调整光照模型能让我们实现多种复杂的外观。

HD RP也能对透明材质使用一组全新选项。例如：通过先背面再前面渲染来帮助排序，用深度后期通道来对景深效果实现透明或其它功能。

基于受光着色器（Lit Shader），HD RP提供了一个分层受光着色器（Layered Lit shader），能够混合多个受光着色器。

HD RP还加入了对贴花的支持。贴花在不透明和透明材质都可以使用，可以正确影响全局光照光照贴图或光照探头的采样。

调试
HD RP中加入的最重要功能是调试工具。调试功能对理解数据创作和性能问题极其重要。

HD RP带有一个全新的自定义调试窗口，能控制调试视图模式和渲染管线设置。这个调试窗口既可以在Unity编辑器中使用，也可以在任意播放器中使用。它现在可以在PlayStation 4等任意目标设备上拥有所有调试功能。

调试窗口允许显示透明材质和不透明材质的任意材质属性，无论它们使用的是延迟渲染路径还是正向渲染路径。

它允许光照调试视图：仅适用漫反射光或仅适用镜面反射光模式。它还能为整个场景修改属性，例如：法线、反射率、光滑度。它也能显示例如动态向量和深度缓冲区的中间渲染目标。它可以根据属性突出对象，例如：突出显示使用光照贴图或曲面细分的对象，还带有NaN检查器等。

它还有一个有意思的模式－颜色选择器模式，用于在应用后期处理功能前读取当前屏幕上的数值或HDR值。调试窗口可以被轻松扩展以支持游戏所需要的任意调试工具，例如：AI或动画调试工具。

新的行为
HD RP具有与 Unity内置的渲染管线完全不同的新行为。

延迟和渲染路径支持的功能是一样的。次表面散射、屏幕空间环境遮罩和贴花的处理功能在二种渲染路径中是一样的。没有必要为使用特定功能选择特定渲染路径。

HD RP使用摄像机相关渲染。这意味着即使远离世界的原点，也可以有不错的渲染精度。这对所有使用HD RP的着色器都有影响。摄像机可以控制所使用的光照架构，可以在同一场景混合使用延迟渲染路径和正向渲染路径，也可以控制为这次渲染使用哪些功能。它还可以禁用烟雾、阴影和后期处理等效果。

为了调整场景设置，还加入了一个基于体积设置的全新系统，它类似当前后期处理效果中的设置。现在可以对每个体积设定场景设置，例如：天空、阳光级联阴影、屏幕空间阴影接触等。还可以通过插入参数在体积间获得平滑的过渡效果。

对于天空和烟雾还增加了新选项，例如：基于高度的烟雾效果或是用天空颜色着色的雾。烟雾会影响透明材质和不透明材质。

最后，HD RP使用一个专用渲染目标分配系统。它能避免在调整屏幕大小时反复重新分配目标。从而避免了在处理动态分辨率时，产生额外的渲染目标分配。

局限
我们仍在开发HD RP，所以它的一些功能还在制作中。HD RP将在 Unity 2018.1作为预览版发布，目前还不适合用来进行正式的创作。

其中一个重要局限是，HD RP还不支持使用Unity粒子系统制作的Lit Particle，只支持Unlit Particle。此外，内置地形系统还存在一些瑕疵。对于所有SRP，之前在Overlay图层渲染的任何对象，例如：镜头光斑特效，都不支持。Grabpass功能也已经不存在了。

未来的开发计划
我们目前专注于增强稳定性和平台支持。但仍会推出一些炫丽的功能，例如：体积光照。

区域光将基于Unity Labs团队的研究进行改进。为了得到更为一致的光照和后期处理效果，基于物理的摄像机是下一步要开发的内容。我们还有多个正在制作的角色渲染工具原型。

结语
HD RP为Unity带来了全新的渲染管线，能够将当下游戏的视效水准提到尽可能的高。但它也有缺点，那就是其学习曲线，因为HD RP和当前内置的渲染管线有显著的区别。

所有这些功能都有一定的复杂性。统一光照和一致光照本身就很难实现，所以拥有强大的调试工具非常重要。对于摄像机相关渲染的使用则需要更多考量。你也可以为HD RP编写自定义着色器，但这需要更多的额外知识。

你也可以在GitHub上跟踪HD RP的开发进展。如果你有任何问题，欢迎访问SRP在 Github上的频道或者在Unity 官方中文论坛(Unitychina.cn)反馈给我们。