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Unity Shader學習：貼花（Decal）_貼圖

Unity URP中的Decal（貼花）系統是一種用於將材質投射到場景幾何體表面的技術，主要用於實現血跡、彈孔、塗鴉等動態表面裝飾效果。以下是詳細解析：核心功能與用途動態投影：通過Decal

【從UnityURP開始探索遊戲渲染】專欄-直達

Unity URP中的Decal（貼花）系統是一種用於將材質投射到場景幾何體表面的技術，主要用於實現血跡、彈孔、塗鴉等動態表面裝飾效果。以下是詳細解析：

核心功能與用途

動態投影：通過Decal Projector組件將材質動態投射到任意表面，包括曲面和複雜幾何體
光照交互：支持與場景光照系統交互，可模擬陰影、高光等物理效果
典型應用場景：

遊戲中的彈孔、血跡、塗鴉
環境細節增強（如牆面裂縫、污漬）
技能範圍指示器（如Dota2的地面標記）

技術演進

版本階段	實現方式	特性差異
傳統實現	基於面片Mesh	僅支持平面投影，無法適應複雜曲面
URP早期	Projector組件	存在深度衝突(Z-fighting)問題，性能開銷大
URP 12+	Decal Renderer Feature	支持PBR材質，與SRP深度集成，性能優化

原理

Unity URP中的Decal系統通過深度緩衝重建世界座標和材質投影技術實現動態貼花效果，其核心原理可分為以下技術層級：

底層渲染流程

深度圖採樣
Decal Renderer Feature在渲染管線中插入自定義Pass，通過_CameraDepthTexture獲取像素深度值，結合攝像機參數重建世界座標。關鍵公式：

worldPos = _CameraToWorld矩陣 × (屏幕UV + 深度值 × 視錐向量)

投影體積裁剪
使用Decal Projector定義的立方體邊界（Size參數）進行空間裁剪，通過射線與AABB碰撞檢測判斷像素是否在投影範圍內。超出範圍的像素會被剔除。
材質混合
採用延遲渲染路徑的GBuffer修改策略，通過Blend指令將Decal的Albedo/Normal/Metallic等屬性與場景材質混合，支持PBR光照交互。

關鍵代碼實現示例

以下為簡化版Shader核心邏輯：

hlsl
// 深度重建世界座標
float3 ReconstructWorldPos(float2 uv, float depth) {
    float4 clipPos = float4(uv * 2 - 1, depth, 1);
    float4 worldPos = mul(_ClipToWorld, clipPos);
    return worldPos.xyz / worldPos.w;
}

// 投影體積判斷
bool IsInDecalVolume(float3 worldPos, float3 decalPos, float3 size) {
    float3 localPos = mul(_WorldToDecal, float4(worldPos, 1)).xyz;
    return all(abs(localPos) < 0.5);
}

技術演進對比

版本	技術方案	缺陷	改進點
傳統實現	基於Mesh面片投影	無法適應曲面	-
URP 10	屏幕空間深度採樣	透明物體不支持	減少Z-fighting
URP 12+	GBuffer混合+體積裁剪	性能開銷較高	支持PBR和動態光照

性能優化要點

層級剔除：通過Decal Layer分類控制不同Decal的渲染層級
距離淡出：Draw Distance和Start Fade參數動態減少遠處Decal計算
批處理：相同材質的Decal Projector會自動合併繪製調用

典型問題解決方案

透明物體支持：需自定義Shader重寫AlphaTest邏輯
曲面變形：增加Normal Smoothing參數修正法線插值
移動端適配：降低深度圖精度或使用Depth Prepass策略

完整實現流程

創建URP Asset：

菜單欄 Edit > Project Settings > Graphics
指定URP Pipeline Asset

添加Decal Renderer Feature：

在URP Renderer Data中添加Decal Renderer Feature
設置Priority控制渲染順序

創建Decal材質：

Shader選擇"Universal Render Pipeline/Decal"
配置Albedo、Normal等貼圖通道

放置Decal Projector：

創建空GameObject
添加Decal Projector組件
關聯步驟創建的材質

關鍵參數詳解

參數	類型	作用	典型值
Size	Vector3	控制投影體積尺寸	(2,2,2)
Fade Factor	Float [0-1]	邊緣漸變強度	0.8
Draw Distance	Float	渲染距離閾值	20
Start Fade	Float	開始淡出的距離	15
Angle Fade	Vector2	基於表面角度的淡出	(0.5,0.8)
Affects Transparent	Bool	是否影響透明表面	False

案例：彈孔效果

材質準備：

使用8K掃描的彈孔貼圖（Quixel Megascans）
法線貼圖增強立體感

動態生成：

csharp
void CreateBulletHole(Vector3 hitPoint, Vector3 normal) {
    var decal = new GameObject("BulletHole");
    var projector = decal.AddComponent<DecalProjector>();
    projector.material = bulletHoleMaterial;
    decal.transform.position = hitPoint + normal * 0.1f;
    decal.transform.rotation = Quaternion.LookRotation(-normal);
}