ShaderGraph实战指南：使用ShaderGraph制作简单的着色器

# 1. 理解ShaderGraph

## 什么是ShaderGraph
ShaderGraph是Unity引擎中的一个可视化着色器编辑工具，它允许开发者通过连接节点的方式创建自定义的着色器效果，而无需编写传统的Shader Code。

## ShaderGraph的优势和特点
- 可视化编辑：使用节点图形化界面编辑着色器，降低了编写复杂Shader Code的难度。
- 可移植性：创建的ShaderGraph着色器可以轻松在不同平台和设备上使用。
- 快速迭代：即时预览和调整效果，加速着色器开发和调试过程。

## ShaderGraph的基本概念和工作原理
ShaderGraph基于节点的概念，包括输入节点、处理节点和输出节点。开发者可以通过连接这些节点，来定义着色器的输入、处理逻辑和最终效果输出。ShaderGraph会将这些节点和连接关系转换为最终的着色器代码，实现着色器的功能。

# 2. 准备工作

Unity作为一款主流的游戏引擎，拥有丰富的插件和功能模块，为开发者提供了便捷的开发环境。ShaderGraph作为Unity的一个重要插件，可以帮助开发者更便捷地创建和调整着色器效果。在使用ShaderGraph之前，需要进行一些准备工作，包括配置Unity环境、安装ShaderGraph插件以及准备模型和材质。

### 配置Unity环境
确定你的Unity环境已经安装并准备就绪，确保你的Unity版本支持ShaderGraph插件。如果未安装Unity，你可以从Unity官网下载并安装最新版本的Unity。安装完成后，打开Unity编辑器，进入到项目中。

### 安装ShaderGraph插件
在Unity编辑器中，通过Unity的Package Manager来安装ShaderGraph插件。点击菜单栏中的 "Window" -> "Package Manager"，在Package Manager中搜索ShaderGraph插件并进行安装。安装完成后，重启Unity编辑器。

### 准备模型和材质
在开始使用ShaderGraph之前，需要准备好需要着色的3D模型以及相关的材质。确保你的模型已经导入到Unity项目中，并且相关的材质也已经准备就绪。

通过以上准备工作，你已经完成了Unity环境的配置、ShaderGraph插件的安装以及模型和材质的准备。接下来，你就可以开始使用ShaderGraph来创建自己想要的着色效果。

# 3. 创建基本着色器

在这一章节中，我们将深入了解如何使用ShaderGraph创建基本的着色器效果。

#### 1. 介绍ShaderGraph界面和工具

ShaderGraph是Unity中用于可视化创建着色器的工具。通过简单拖拽节点和连接它们，我们可以构建复杂的着色器效果，而无需编写传统的Shader代码。

#### 2. 制作简单的颜色渐变着色器

让我们从制作一个简单的颜色渐变着色器开始。首先，在Unity中创建一个新的ShaderGraph文件，然后双击打开。在界面中，我们可以看到各种节点，比如颜色节点、插值节点等。

我们可以通过连接这些节点，在预览视图中看到实时的着色效果。尝试创建一个从红色渐变到蓝色的效果，并对节点参数进行微调，观察效果的变化。

#### 3. 调整着色器属性和参数

ShaderGraph不仅可以创建简单的颜色效果，还可以通过自定义属性和参数使着色器更具交互性。我们可以添加Slider、Color等属性，使用户能够在编辑器中动态调整着色器效果。

尝试添加一个Slider控制颜色的混合程度，或者一个Color属性让用户选择自定义颜色。通过这种方式，我们可以为着色器添加更多的灵活性和可定制性。

通过本节的学习，我们初步掌握了如何在ShaderGraph中创建基本的着色器效果，并了解了如何利用节点和参数调整来实现更丰富的效果。在接下来的章节中，我们将进一步探讨如何添加贴图、光照和阴影效果，以及优化和调试ShaderGraph着色器。

# 4. 添加贴图和纹理

在ShaderGraph中，添加贴图和纹理可以为着色器增添丰富的视觉效果。本章将介绍如何在ShaderGraph中导入、使用贴图和纹理，并创建带有贴图的复杂着色效果。

#### 导入贴图和纹理
在Unity中，我们首先需要将所需的贴图和纹理导入工程中。这可以通过在Unity的项目视图中右键点击并选择“Import New Asset”来完成，也可以直接拖拽文件到项目视图中。

#### 在ShaderGraph中使用贴图和纹理
导入贴图后，我们可以在ShaderGraph中创建节点来使用这些贴图。在ShaderGraph的编辑界面中，我们可以使用“Sample Texture 2D”节点来获取并应用图片信息。通过将贴图输出连接到材质的颜色属性，我们可以为模型添加贴图。通过调整节点的参数，我们可以控制贴图的平铺、偏移和旋转等效果。

Sub Graph SampleTexture
{
    Input Texture2D texture
    Input Vector2 Tiling
    Input Vector2 Offset
    Output Vector4 Out

    void Evaluate()
    {
        Out = Sample(texture, samplerWrapPoint, Tiling * IN.uv + Offset);
    }
}

#### 创建带有贴图的复杂着色效果
结合贴图和纹理，我们可以创建更加复杂的着色效果。例如，可以使用贴图作为模型的漫反射贴图，法线贴图，高光贴图等，从而使模型表现出更加生动的细节和纹理效果。

通过结合多种贴图，我们还可以实现类似石头、金属、布料等不同材质的真实质感效果。这种贴图叠加的方式将大大丰富着色器的表现形式，并拓展了ShaderGraph在游戏美术设计中的应用可能性。

通过以上步骤，我们可以轻松地在ShaderGraph中添加贴图和纹理，并创建出更加生动丰富的着色效果。

# 5. 应用光照和阴影

在ShaderGraph中，光照和阴影是非常重要的效果，能够增强场景的真实感和立体感。通过合理的调整光照和阴影参数，我们可以创造出逼真的材质表现和立体效果。下面将介绍如何在ShaderGraph中应用光照和阴影效果。

### 理解光照和阴影在ShaderGraph中的应用

光照是一种模拟现实世界光照效果的技术，在ShaderGraph中，我们可以通过添加光照节点来模拟不同光照环境下的表现。光照节点可以控制材质在不同光照条件下的表现，包括漫反射、镜面反射等效果。

阴影是指由于物体遮挡而形成的暗部，在ShaderGraph中，我们可以通过添加阴影节点来实现不同阴影效果的表现。阴影节点可以控制材质在有阴影的情况下的显示效果，增加了场景的真实感和立体感。

### 制作具有光照效果的着色器

下面我们将以一个简单的例子来展示如何制作具有光照效果的着色器。首先，我们需要在ShaderGraph中添加光照节点，并连接到材质的颜色属性上。接下来，调整光照节点的参数，如光照颜色、漫反射强度等，以达到想要的效果。最后编译着色器并应用到模型上，就可以看到具有光照效果的渲染结果了。

### 调整阴影参数和效果

除了光照效果外，阴影也是渲染中不可或缺的要素之一。在ShaderGraph中，可以通过调整阴影节点的参数来实现不同的阴影效果，如软阴影、硬阴影等。通过合理的调整阴影参数，可以让模型在不同光照条件下显示出更加逼真的阴影效果，增强其立体感和真实感。

通过以上步骤，我们可以在ShaderGraph中应用光照和阴影效果，制作出更加逼真和立体的渲染效果。同时，不同的光照和阴影参数调整也可以为着色器增添更多的艺术表现力和创造力。在实际项目中，可以根据场景需求和风格选择合适的光照和阴影参数，创造出独特个性的渲染效果。

# 6. 优化和调试

在本章中，我们将探讨如何优化和调试ShaderGraph着色器，以提高性能并确保效果符合预期。

#### 优化ShaderGraph着色器性能

在开发着色器时，性能是一个至关重要的因素。以下是一些优化着色器性能的方法：

1. **减少不必要的计算和节点**：在ShaderGraph中，节点的数量和复杂度会直接影响着色器的性能。及时清理不必要的节点和计算可以显著提高性能。

2. **合并节点和功能**：尽量使用ShaderGraph内置的节点和功能来实现效果，避免使用大量重复的节点。合并功能相似的节点可以减少着色器的复杂度。

3. **使用LOD和Culling**：根据模型的LOD级别和视野进行节点和功能的控制，可以在不同距离和角度下提高着色器性能。

4. **减少贴图和纹理尺寸**：选择合适的贴图分辨率，并在必要时使用压缩和优化工具对贴图进行处理，以减少内存占用和提高性能。

#### 调试和测试ShaderGraph着色器

在开发过程中，及时的调试和测试是非常重要的。以下是一些常用的调试和测试方法：

1. **使用Unity Shader Debugger**：利用Unity内置的ShaderDebugger工具，可以在运行时检查和调试着色器的效果和参数。

2. **借助Debug节点**：在ShaderGraph中使用Debug节点输出中间结果，以便检查每个阶段的计算和效果是否符合预期。

3. **在不同场景和光照条件下测试**：确保着色器在不同场景和光照条件下都能有效显示，并且保持良好的性能表现。

#### 最佳实践和技巧

除了上述方法之外，还有一些最佳实践和技巧可以帮助您更好地优化和调试ShaderGraph着色器：

1. **持续学习和尝试**：ShaderGraph是一个非常灵活的工具，持续学习新的功能和技巧，不断尝试和实践可以帮助您更深入地理解和使用ShaderGraph。

2. **阅读官方文档和社区资源**：阅读Unity官方文档以及ShaderGraph的相关社区资源，可以获取到丰富的优化和调试技巧，以及其他开发者的经验分享。

3. **分享和交流**：通过参与论坛、社交媒体或线下活动，与其他开发者分享经验和交流问题，可以获得更广泛的帮助和反馈。

通过以上优化和调试的方法，以及遵循最佳实践和技巧，您可以更好地开发和使用ShaderGraph着色器，确保其性能和效果达到最佳状态。