在技术与美术协作的项目中，由于开发团队与美术团队存在审美代沟与技术壁垒，常陷入反复沟通难达预期美术效果的困境。本篇内容将通过unity的shader Graph入门知识分享，使美术人员能具备自主调试材质效果的能力，大大缩短效果还原的工时投入，同时还能提升项目最终的美术效果。
满满干货，欢迎先点赞收藏再阅读哦~~
一、unity安装
1.1
安装unity hub
unity hub是unity官方的一个集中化平台，方便管理和使用多个不同版本的unity。我们可以通过unity hub来下载对应项目的unity版本，在unity hub上可以很方便的切换不同版本的使用。（unity hub下载网址：https://unity.cn/releases）
1.2
创建新项目
在项目中需要与开发团队对齐unity的版本。如果是自主创建的话，优先选择URP管线的核心模板，如图1.2.1。需要注意的是，项目命名规范要避免中文路径和特殊符号。
二、创建Shader Graph
2.1
配置URP渲染管线
如果对应版本里没有URP的模板，我们可以创建常规的3D模板，然后在工程中将模板升级到URP的模板。
先打开Windows——Package Manager，选中unity仓库，如图2.1.2所示。选中仓库后，搜索universal，将universal RP添加到工程里。
我们可以点开Edit—project settings，点击Graphics，可以看到工程里面的渲染管线依旧是None，此时的工程依旧是一个3D的工程。
在空白处右键，调出Create—Rendering—URP Asset（with Universal Renderer），然后再将URP的资产拖入设置中，完成URP管线的项目配置，如图2.1.7所示。
2.2
新建Shader Graph材质
右键新建shader Graph材质：Create—Shader Graph—URP—Lit Shader Graph。
在3D 场景中主要使用的是Lit Shader Graph 和Lit Shader Graph。
Lit Shader Graph带有光照模型，属于常规的PBR流程的模型。可以创建类似真实世界的光照漫反射，镜面反射，金属质感等效果。
Unlit Shader Graph没有光照模型，需要额外编写光照计算流程。一般用来制作不依赖于固定的光照模型，可以根据需要进行更定制化的处理。
右键新建的graph，选择Create——Material，创建出对应的材质，如图2.2.2。我们将创建的材质直接拖入到左侧Hierarchy 列表中的模型中，即可将材质赋予模型。
三、Shader Graph核心节点
3.1
界面认识
双击shader graph，会自动打开对应的shader graph编辑窗口。
①面板：scene是场景面板，game是运行的效果面板，第三个是我们创建的shader graph的面板，Lit shader graph是shader graph 的名字。
②顶部工具栏：Save Asset和Save As是用来保存或另存为当前Shader Graph 文件；Show In Project可以在项目窗口中定位该Shader Graph 文件。
③属性面板：可以通过点击加号增加属性，该属性会释放出参数，可以直接在材质对应的细节面板调节参数，无需进入shader graph的面板。
④shader graph属性：分为Vertex 模块（顶点着色阶段）和Fragment 模块（片元/像素着色阶段）
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Vertex 模块 |
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Object Space |
基于物体自身坐标系的输入数据 |
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Position |
顶点位置，可修改顶点位移，如波浪效果 |
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Normal |
顶点法线方向，影响光照计算 |
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Tangent |
顶点切线方向，常用于法线贴图计算 |
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Fragment 模块 |
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Base Color |
定义材质基础颜色，可直接输入颜色或连接纹理 |
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Normal |
切线空间下的法线输入，需连接法线贴图 |
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Metal |
金属度0=非金属，1=金属，影响反射强度 |
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Smoothness |
光滑度，0=粗糙，1=镜面般光滑 |
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Ambient Occlusion |
环境光遮蔽，控制阴影区域明暗 |
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Smoothness |
光滑度，0=粗糙，1=镜面般光滑 |
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Color Specular |
定义材质高光颜色，可直接输入颜色或连接纹理 |
⑤属性面板：Node Settings，用于调整节点的全局参数；Graph Settings，用于调整着色器的全局参数。
⑥材质效果预览：顾名思义，用于预览材质效果。
⑦主要控制界面：用来摆放节点，链接shader graph属性。
3.2
常用工作流
我们使用ShaderGraph来模拟世界之中万物表现状态，但经过经验的堆叠，我们才有了如下的两套工作流程，来更快更优秀的辅助我们模拟万物表现状态。
~工作流的具体使用并无具体绑定局限，而是可以自由探索组合的。
1- Metallic-Roughness：常用工作流（尤其是非透明态/金属材质）
在本工作流中，此效果更加倾向于光线反射状态的表现，所以其表达状态更加倾向于对金属的模拟，而对于金属的模拟在效果制作中可视为模拟万物的“常用模板”。
在使用时，需要将WorkFlow Mode 选择为 Metallic，然后添加color 节点到 base color控制物体表面颜色；添加Float 节点到Metallic 控制物体对光线的反射强度；添加Float 节点到smoothness 控制物体表面的光滑度。以上三个节点均可以使用纹理贴图控制，还可以再添加法线贴图到Normal通道，切记法线贴图需要将Type 修改成Normal 才能进行正确的运算，否则显示效果会“超”预期。
2- Specular-Glossiness：特殊性工作流（尤其透明态/玻璃材质）
在本工作流中，此效果更加倾向于光线折射状态的表现，所以其表达状态更加倾向于对玻璃等透明态模拟。
在使用时，需要将WorkFlow Mode 选择为Specular，如果将Surface Type选项修改为Transparent属性，这样在Fragment面板会给予我们提供一个“Alpha属性值”，来让我们修改该材质的透明状态（尤其是制作玻璃效果的时候！），而此时的Specular Color可以使用Color来控制材质表达物体高光反射时的颜色，其他的都与金属材质相同。
那么就我们来一起体验一下玻璃材质的制作流程吧！
首先，玻璃代表着透明效果，那么我们将使用到Specular-Glossiness的工作流程
我们将使用到Alpha节点和BaseColor节点
Alpha可以提供给我们想要模拟的玻璃的透明效果，而BaseColor则可以提供给我们想要的玻璃色彩（当然我们也可以通过贴图的接入，使得玻璃的表现更加出众）
~如此以上，就可以完成一个简易的玻璃效果了！
但透明的玻璃也有很多种状态,尤其是高光的反射和折射效果，这些效果从各个视角反过来都是不同表现。那么仅仅依靠这么一个Alpha属性节点肯定是不足以支撑效果实现了。
为简单实现以上预想。那么，我们可以在原有“简易玻璃的”的基础之上，对其光滑度进行控制；介入相机视角和视觉视角，让其发挥作用（点叉乘计算），来模拟还原预期的观察效果。
3.3
贴图应用
贴图导入：我们可以直接将图片拖进去编辑界面中，直接连接其他节点进行效果制作。但法线贴图就需要将Type 修改成Normal 才能进行正确的运算。
图3.3.1 导入贴图
添加tiling 和offset：首先添加UV节点，右键控制界面，选择Create Node即可创建节点。输入UV，调出UV节点。
然后在属性面板点击加号，添加Vertor 2 的属性输入，分别命名为tiling 和offset，将tiling 与UV相乘，offset 与UV相加，如图3.3.4所示。
图3.3.4 编辑tiling 和offset
保存即可在场景中直接编辑材质的Tiling 和offset属性。
3.4
常用数字运算节点
Add：将输入的两个数值相加，输入的数值必须是相同的类型。
Multiply：将两个输入值相乘，当输入的是两张贴图的时候，输出结果与PS的正片叠底相同。在项目中经常会将贴图与参数相乘，让参数起到控制贴图亮度/强度的作用。
Lerp (Linear Interpolate)：线性插值，混合两个输入值（如颜色过渡、透明度渐变）。
saturate：将输入值钳制在0到1的范围内。这在处理颜色值或其他需要限制在特定范围内的参数时非常有用。
了解了基础的材质知识和节点知识以后，已经能够满足大部分基础材质的制作需求了。结合以上的知识点以及开发团队释放的可调参数，美术团队已经能够在项目开发中直接投入到Unity的美术效果调节了。
如果想了解更多关于Unity HMI 3D解决方案的信息，欢迎发送邮件至mkt@eptcom.com联系我们。
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