【Unity Shader Graph 使用與特效實現】專欄-直達

在Unity的URP渲染管線中，Shader Graph提供了強大的可視化着色器編程功能，其中Hue節點作為色彩處理的核心組件，能夠實現精確的色相調整。本文深入解析Hue節點的功能特性、應用場景及其實現原理，幫助開發者更高效地掌握並應用這一工具。

Hue節點核心功能

Hue節點的主要功能是對輸入顏色進行色相偏移，其關鍵在於保持顏色的飽和度與亮度不變，僅調整色相分量。這一特性使Hue節點在需要精確控制色彩表現的應用中尤為重要。

色相調整原理

Hue節點通過將輸入顏色從RGB色彩空間轉換至HSV色彩空間，在HSV空間內調整色相分量後，再轉換回RGB空間。這種轉換機制確保了色相調整的精確性與自然度，有效避免了直接操作RGB值可能引發的色彩失真問題。

單位系統支持

Hue節點支持兩種單位系統：

• Degrees模式：採用角度制，範圍為-180°至180°
• Radians模式：採用弧度制，範圍為-π至π

這一設計兼顧了不同開發者的使用習慣，角度制更貼近設計師的直觀理解，而弧度制則便於與數學運算結合。

端口與參數詳解

端口配置

Hue節點包含三個主要端口：

• In端口：輸入顏色，類型為Vector3，表示RGB值
• Offset端口：輸入色相偏移量，類型為Float
• Out端口：輸出調整後的顏色，類型為Vector3

參數控制

Hue節點僅有一個參數：

• Range：下拉菜單選項，可選擇Degrees或Radians作為Offset的單位

數學實現原理

Hue節點的數學實現基於標準的RGB到HSV轉換算法，具體步驟如下：

RGB到HSV轉換

• 計算輸入顏色的最大值、最小值和中間值
• 根據三個分量的相對關係確定色相分量
• 計算飽和度與明度分量

色相調整

獲取HSV表示後，對色相分量施加偏移：

• 在Degrees模式下，將角度偏移除以360進行歸一化
• 在Radians模式下，直接使用弧度值
• 處理色相值的循環特性，確保結果位於[0,1]範圍內

HSV到RGB轉換

將調整後的HSV值重新轉換回RGB表示，該過程涉及向量運算與顏色立方體的幾何關係，以準確重建RGB顏色。

應用場景與示例

動態色彩變化

將Time節點連接至Offset端口，可實現隨時間變化的動態色彩效果，如模擬天空的晝夜交替或魔法特效的色彩波動。

材質色彩變異

在需要生成大量相似但略有差異的材質時，Hue節點可基於基礎材質生成色彩變體。此方法尤其適用於大規模場景中的植被系統或建築羣集的色彩多樣化處理。

風格化渲染

在藝術導向的渲染風格中，Hue節點有助於統一場景的色彩調性。通過有選擇的色相偏移，可增強畫面的藝術表現力與視覺一致性。

高級技巧與優化

色相偏移的調製

結合Sine或Fraction等節點，可構建更豐富的色彩變化效果。例如，使用Sine節點調製Offset輸入可實現週期性的色彩振盪。

選擇性色彩調整

結合Mask技術與Multiple節點，可對材質的特定區域進行色相調整。此技術適用於實現腐蝕效果或複雜的多層材質表現。

性能優化

在性能敏感的場景中，需合理使用Hue節點。對於靜態色彩調整，建議在材質初始化階段完成最終顏色計算，避免每幀重複運算。

常見問題與解決方案

色彩失真問題

當輸入顏色接近灰度時，色相調整可能產生非預期效果。解決方案包括在調整前檢測顏色飽和度，或通過條件邏輯限制對低飽和度顏色的處理強度。

性能瓶頸識別

在複雜着色器中識別Hue節點的性能影響，可藉助Unity的Frame Debugger與Profiling工具，重點關注着色器指令數變化及GPU執行時間。

【Unity Shader Graph 使用與特效實現】專欄-直達
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