shadergraph中的几何绘制技术详解

# 1. ShaderGraph简介

## ShaderGraph的基本概念
ShaderGraph是Unity引擎中的一种可视化着色器编辑工具，它允许开发人员使用节点编辑器来创建和编辑着色器，而无需编写传统的着色器代码。借助ShaderGraph，开发人员可以通过拖拉节点、连接节点之间的线条来构建着色器，从而实现更直观、高效的着色器开发。

## ShaderGraph在Unity中的应用
Unity引擎自2018.1版本开始引入了ShaderGraph工具，使得开发者可以使用该工具来创建着色器。ShaderGraph可以与现有的渲染管线兼容，并支持HDRP（High Definition Render Pipeline）和LWRP（Lightweight Render Pipeline）。通过ShaderGraph，开发者可以快速创建自定义的着色器效果，并在Unity中进行实时预览。

## ShaderGraph中的几何绘制概述
除了用于处理材质表面的纹理和颜色等属性，ShaderGraph还可用于进行几何绘制。借助ShaderGraph的几何绘制功能，开发者可以轻松地创建并编辑三维模型的几何形状，包括立方体、球体、圆柱体等基本几何图形。通过ShaderGraph的几何绘制，开发者可以实现更加个性化和创新的视觉效果，为游戏或应用增添独特的风格和表现力。

# 2. 几何绘制基础

几何绘制是计算机图形学中的重要概念，它涉及了图形的基本表示和渲染原理。在ShaderGraph中进行几何绘制前，有必要了解以下基础知识：

### 几何绘制的定义与原理

几何绘制是指利用计算机对基本几何形状（如点、线、三角形、多边形等）进行绘制和渲染的过程。它涉及了顶点和片元的处理，光照、阴影等效果的计算，以及最终输出到屏幕的过程。

### 三角形和多边形的表示

在计算机图形学中，三角形是最基本的几何形状，也是构建复杂图形的基本单元。多边形则由多个顶点组成，可以表示更为复杂的图形。

### 几何绘制中的顶点和片元着色器

顶点着色器负责处理顶点的位置、颜色等信息，在几何绘制中起到了至关重要的作用。而片元着色器则负责处理每个像素的颜色、光照等信息，是实现真实感渲染的重要环节。

以上是几何绘制的基础知识，理解这些知识将有助于更深入地学习和应用ShaderGraph进行几何绘制。接下来我们将深入探讨ShaderGraph中的几何绘制节点。

# 3. ShaderGraph中的几何绘制节点

在ShaderGraph中，几何绘制节点是用于创建和控制几何形状的关键元素。它们提供了一种直观的方式来设计和定制各种几何图形，包括基本形状、复杂的模型以及粒子效果等。

## 3.1 ShaderGraph中常用的几何绘制节点介绍

在ShaderGraph中，有几个常用的几何绘制节点。这些节点提供了创建不同类型几何形状的功能，可根据需求进行选择和组合。

### 3.1.1 Position节点

Position节点用于确定几何形状的位置。可以将其视为几何形状的起点，可以通过输入参数来控制位置的偏移和旋转。

// Position节点示例
void Position(inout appdata_full v, out Input o)
{
    // 设置位置偏移和旋转
    float3 positionOffset = float3(0, 0, 0);
    float3 positionRotation = float3(0, 0, 0);
    // 计算新的位置
    float4x4 rotationMatrix = float4x4(positionRotation);
    float4 newPosition = mul(rotationMatrix, float4(v.vertex.xyz + positionOffset, 1));
    // 更新顶点位置
    v.vertex.xyz = newPosition.xyz;
}

### 3.1.2 Vertex Color节点

Vertex Color节点用于控制几何形状的顶点颜色。通过输入参数来设置顶点颜色的变化，可以实现渐变、闪烁等效果。

// Vertex Color节点示例
void VertexColor(inout appdata_full v, out Input o)
{
    // 设置顶点颜色变化
    float vertexColorChange = 0;
    // 修改顶点颜色
    v.color.rgb += vertexColorChange;
}

### 3.1.3 UV节点

UV节点用于确定几何形状的纹理坐标。通过输入参数来设置纹理坐标的变化，可以实现纹理的平铺、缩放等效果。

// UV节点示例
void UV(inout appdata_full v, out Input o)
{
    // 设置纹理平铺和缩放
    float2 textureTiling = float2(1, 1);
    float2 textureScale = float2(1, 1);
    // 计算新的纹理坐标
    float2 newUV = v.uv * textureTiling * textureScale;
    // 更新纹理坐标
    v.uv = newUV;
}

## 3.2 几何绘制节点的参数和功能详解

### 3.2.1 Position节点参数

- `positionOffset`：用于设置位置偏移的三维向量。
- `positionRotation`：用于设置位置旋转的三维向量。

### 3.2.2 Vertex Color节点参数

- `vertexColorChange`：用于设置顶点颜色变化的浮点数。

### 3.2.3 UV节点参数

- `textureTiling`：用于设置纹理的平铺效果的二维向量。
- `textureScale`：用于设置纹理的缩放效果的二维向量。

## 3.3 在ShaderGraph中创建基本的几何形状

使用上述几何绘制节点，可以很容易地在ShaderGraph中创建基本的几何形状。下面是一个示例，演示如何绘制一个矩形形状：

1. 创建一个新的ShaderGraph。

2. 添加一个Position节点，并设置合适的位置偏移和旋转。

3. 添加一个Vertex Color节点，并设置顶点颜色的变化。

4. 添加一个UV节点，并设置纹理坐标的平铺和缩放。

5. 连接这些节点，并将结果输出到Vertex Shader节点的Position和Color属性上。

6. 将ShaderGraph应用到目标材质上。

Shader "Custom/Rectangle"
{
    Prop