【节点】[Position节点]原理解析与实际应用

【Unity Shader Graph 使用与特效实现】专栏-直达

Unity URP Shader Graph Position节点：空间坐标与视觉效果的桥梁

Position节点是Shader Graph中用于获取三维空间坐标的核心工具，其输出结果受空间坐标系选择直接影响。该节点通过连接不同空间转换模块，可精准获取顶点或片元在特定坐标系下的位置信息，为开发者提供了强大的空间数据访问能力。在URP（Universal Render Pipeline）渲染管线中，其核心功能包括：

• ‌对象空间Object Space‌：以物体自身中心为原点，坐标值不随物体移动或旋转改变，适合制作与物体形态强关联的效果（如基于距离的着色）
  
• ‌世界空间World Space‌：以场景原点为基准，坐标值随物体位置变化，常用于制作与场景空间相关的动态效果
  
• ‌视图空间View Space‌：以摄像机为原点，适合制作与摄像机视角相关的特效（如扫描光效果）
  

注意：URP管线中需通过Graph Settings确认渲染管线类型，传统内置管线不支持Shader Graph功能

基础应用示例：基于距离的着色效果

对象空间下的距离着色

通过连接Position节点到BaseColor输出，可创建以物体中心为基准的渐变效果。这种效果在物体移动或旋转时保持不变，因为坐标系始终以物体中心为原点，适用于制作固定形态的材质变化，如UV动画或程序化纹理。
‌实现步骤‌：

• 创建Unlit Graph模板，添加Position节点并设置空间为Object
  
• 使用Vector3 Length节点计算顶点到中心的距离
  
• 通过Saturate节点将距离值归一化到[0,1]范围
  
• 连接至Color节点生成渐变效果
  

‌应用场景‌：

• 制作基于物体几何形状的纹理变化
  
• 创建物体表面的渐变效果，如从中心到边缘的颜色过渡
  
• 实现物体表面的动态纹理，如随时间变化的图案
  

世界空间下的动态效果

将空间切换为World后，Position节点输出值会随物体在场景中的位置变化。这种效果常用于制作环境交互效果，如根据物体与场景中心的距离改变透明度。
‌实现步骤‌：

• 创建PBR Graph模板，添加World Position节点
  
• 使用SceneDepth节点获取相机到物体的距离
  
• 通过Vector3 Subtract计算物体与场景中心的相对位置
  
• 连接至Emissive Color实现动态发光效果
  

‌应用场景‌：

• 制作物体在场景中移动时颜色变化的特效
  
• 创建基于物体位置的动态光照效果
  
• 实现物体与场景互动的视觉效果，如接近特定区域时改变材质属性
  

进阶应用：渐隐粒子效果实现

原理与节点配置

通过Position节点实现渐隐效果的核心是利用深度差值控制透明度。这种方法可精确控制粒子消失的过渡区域，通过调整Range参数可改变渐变范围，适用于制作溶解效果或环境粒子消散。
‌实现步骤‌：

• 创建Transparent Surface模板，启用深度写入关闭
  
• 添加View Position节点获取相机坐标系下的Z值
  
• 使用SceneDepth节点获取物体到相机的距离
  
• 通过Vector3 Subtract计算深度差值并连接至Alpha通道
  
• 添加OneMinus节点实现反向渐变效果
  

‌应用场景‌：

• 制作粒子系统在特定距离开始消失的效果
  
• 创建物体逐渐透明的溶解效果
  
• 实现环境粒子与场景深度相关的消散效果
  

性能优化技巧

• 对透明物体使用Alpha Clipping替代混合，可显著减少像素处理量
  
• 在Graph Settings中设置合适的渲染队列（如Transparent）
  
• 使用Dithering技术伪造低透明度区域的视觉效果，提升视觉质量
  
• 对粒子系统启用深度预计算，避免实时计算场景深度，提升性能
  

常见问题与解决方案

坐标空间选择错误

• ‌现象‌：物体移动时颜色不变（预期应变化）
  
• ‌原因‌：误用Object空间代替World空间
  
• ‌解决‌：检查Position节点的空间设置，确保与预期效果匹配
  

透明效果异常

• ‌现象‌：透明物体出现闪烁或重叠错误
  
• ‌原因‌：深度写入未正确关闭或渲染队列设置不当
  
• ‌解决‌：在Graph Settings中启用深度写入关闭，并设置正确的渲染队列
  

性能瓶颈

• ‌现象‌：复杂Shader导致帧率下降
  
• ‌原因‌：过度使用实时计算节点（如SceneDepth）
  
• ‌解决‌：预计算深度值或使用简化算法，对粒子系统启用批处理，提升性能
  

最佳实践与扩展应用

空间转换技巧

• 使用World Position减Object Position获取物体局部坐标向量，实现更精细的空间控制
  
• 结合RotateAboutAxis节点实现动态坐标变换，创造独特的视觉效果
  
• 通过Screen Position节点制作屏幕空间特效，增强视觉冲击力
  

扩展应用场景

• ‌环境交互‌：根据物体与场景物体的距离改变材质属性，实现更自然的互动效果
  
• ‌动态UV‌：结合时间节点创建随时间变化的UV动画，增添动态元素
  
• ‌特殊效果‌：制作扫描光、X光透视等视觉效果，提升游戏或应用的沉浸感
  

提示：URP管线中建议使用HDR颜色模式处理高动态范围效果，可通过Color节点的HDR选项启用，确保视觉效果更加真实

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