【Unity Shader Graph 使用與特效實現】專欄-直達
核心功能概述
法線解包節點（Normal Unpack Node）是Unity URP渲染管線中處理法線貼圖數據的核心組件，其主要功能是對壓縮存儲的法線向量進行解壓縮轉換。該節點通過特定算法將紋理採樣結果中的壓縮法線數據還原為符合渲染管線要求的3D向量，有效解決直接採樣法線貼圖時可能出現的格式兼容性問題。
技術價值
- 格式兼容性：自動處理RG（紅綠通道）或RGB（全通道）存儲的法線貼圖格式
- 空間轉換：支持切線空間（Tangent Space）和對象空間（Object Space）兩種輸出模式
- 錯誤補救：在法線貼圖類型設置錯誤時提供數據恢復方案
端口與參數詳解
端口配置
法線解包節點包含兩個核心端口：
- 輸入端口（In）：接收採樣後的紋理數據（Vector4類型），包含RGBA四個通道值
- 輸出端口（Out）：輸出轉換後的法線向量（Vector3類型），包含XYZ三個分量
控制參數
該節點提供兩個關鍵控制參數：
-
Space（空間模式）：決定輸出法線的座標空間
- Tangent（切線空間）：適用於標準法線貼圖，使用UnpackNormalmapRGorAG函數處理RG通道數據
- Object（對象空間）：適用於對象空間法線貼圖，使用UnpackNormalmapRGB函數處理RGB通道數據
技術實現原理
法線數據存儲機制
法線貼圖通常採用壓縮存儲方式以節省紋理內存：
- RG存儲：僅使用紅色和綠色通道存儲法線的XY分量，Z分量通過公式計算得出
- RGB存儲：使用全通道存儲法線向量，適用於對象空間法線貼圖
空間轉換邏輯
節點根據Space參數執行不同的空間轉換：
- 切線空間模式：將壓縮的RG數據轉換為切線空間下的法線向量，其Z分量通過公式計算：
Z = sqrt(1 - X² - Y²) - 對象空間模式：直接處理RGB通道數據，通過UnpackNormalmapRGB函數將壓縮的RGB值轉換為對象空間法線向量
典型應用場景
法線貼圖類型錯誤補救
當誤將法線貼圖設為Default類型時，該節點可通過手動解壓恢復法線數據：
- 使用Sample Texture 2D節點採樣法線貼圖
- 將採樣結果連接至Normal Unpack節點的輸入端口
- 根據貼圖類型選擇Tangent或Object空間模式
多通道紋理複用
在需要同時使用法線貼圖和其他紋理的場景中：
- 通過Channel Split節點分離法線貼圖的RG通道
- 將分離後的通道連接至Normal Unpack節點
- 與主紋理進行混合處理
跨平台兼容處理
針對不同平台的法線貼圖差異：
- 對移動端平台使用RG存儲模式
- 對PC端平台使用RGB存儲模式
- 通過條件判斷節點選擇對應的解壓方式
最佳實踐建議
- 優先使用內置採樣：在大多數情況下，直接使用Sample Texture 2D節點並設置Type為Normal更為高效
- 空間模式選擇：切線空間模式適用於標準法線貼圖，對象空間模式適用於預計算的對象空間法線
- 性能優化：避免在片段着色器中多次使用該節點，可考慮在頂點着色器中預計算部分結果
- 調試技巧：通過將輸出法線連接至Color節點，可視化法線方向以驗證解壓效果
代碼生成示例
切線空間模式
void Unity_NormalUnpack_float(float4 In, out float3 Out) { Out = UnpackNormalmapRGorAG(In); }
該函數將RG通道數據轉換為切線空間法線向量，Z分量通過計算得出。
對象空間模式
void Unity_NormalUnpackRGB_float(float4 In, out float3 Out) { Out = UnpackNormalmapRGB(In); }
該函數直接處理RGB通道數據，將其轉換為對象空間法線向量。
常見問題解決方案
法線貼圖顯示異常
- 檢查貼圖類型：確保紋理導入設置中正確標記為Normal Map
- 驗證空間模式：根據貼圖類型選擇正確的Space參數
- 檢查通道順序：確認貼圖的RGB通道順序與預期一致
性能問題
- 減少節點使用：在可能的情況下，使用內置採樣代替手動解壓
- 優化計算：避免在片段着色器中重複計算相同數據
- 使用LOD：對遠距離物體使用簡化法線貼圖
高級應用技巧
自定義紋理採樣流程
通過組合使用Normal Unpack節點和其他節點，可以實現更復雜的法線處理：
- 使用Sample Texture 2D節點採樣法線貼圖
- 通過Normal Unpack節點解壓法線向量
- 使用Normal Blend節點混合多個法線貼圖
- 最終將處理後的法線應用於光照計算
動態法線生成
結合Height Map和Normal From Height節點，可以實時生成法線貼圖：
- 使用Sample Texture 2D節點採樣高度圖
- 通過Normal From Height節點生成法線貼圖
- 使用Normal Unpack節點處理生成的法線
- 將結果應用於表面光照計算
【Unity Shader Graph 使用與特效實現】專欄-直達
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