【从UnityURP开始探索游戏渲染】专栏-直达

URP内置Unlit Shader的作用与原理

Unlit Shader是Unity通用渲染管线(URP)中的基础着色器，主要用于渲染不受光照影响的物体。其核心原理是通过直接采样纹理或颜色值输出到屏幕，跳过了复杂的光照计算流程。这种着色器特别适合UI元素、粒子特效、全息投影等需要保持恒定亮度的场景，因为它的渲染结果不会随光照环境变化而改变。

在URP架构中，Unlit Shader通过ShaderLab语法定义，内部使用HLSL编写核心逻辑。与Built-in管线相比，URP版本优化了渲染流程，包含三个关键Pass：主绘制Pass、深度Only Pass和元数据Pass（用于光照烘焙）。其核心特点是：

• 无光照计算：直接输出Albedo颜色或纹理采样结果
• 支持Alpha混合：可实现透明效果
• 移动端优化：减少了GPU指令数量

发展历史演变

Unlit Shader随着Unity渲染管线的演进经历了三个阶段：

• ‌Built-in管线时期‌（2012-2018）：最初作为简单着色器出现在标准资源包中，使用CG语言编写，功能较为基础
• ‌LWRP过渡期‌（2018-2020）：轻量级渲染管线中首次针对移动平台优化，引入HLSL替代CG
• ‌URP成熟期‌（2020至今）：成为Universal RP的核心组件，支持Shader Graph可视化编程，并优化了多Pass协作机制

具体使用示例

创建Unlit材质的基本步骤：

• 在Project窗口右键创建Material
• 材质Inspector中选择Shader路径："Universal Render Pipeline/Unlit"
• 配置基础属性：
  • ‌Base Map‌：主纹理贴图
  • ‌Base Color‌：色调叠加
  • ‌Alpha‌：透明度控制

代码说明：

• 定义包含纹理和颜色属性的基础Unlit Shader

• 使用URP核心库中的TransformObjectToHClip方法进行坐标转换

• 片元着色器直接返回纹理采样结果与颜色的乘积

• UnlitExample.shader

  Shader "Custom/UnlitTexture"
  {
      Properties {
          _MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
          _Color ("Color", Color) = (1,1,1,1)
      }
      SubShader {
          Tags { "RenderType"="Opaque" }
          Pass {
              HLSLPROGRAM
              #pragma vertex vert
              #pragma fragment frag
              #include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Core.hlsl"
  
              struct Attributes {
                  float4 positionOS : POSITION;
                  float2 uv : TEXCOORD0;
              };
  
              struct Varyings {
                  float4 positionCS : SV_POSITION;
                  float2 uv : TEXCOORD0;
              };
  
              sampler2D _MainTex;
              float4 _Color;
  
              Varyings vert(Attributes IN) {
                  Varyings OUT;
                  OUT.positionCS = TransformObjectToHClip(IN.positionOS.xyz);
                  OUT.uv = IN.uv;
                  return OUT;
              }
  
              half4 frag(Varyings IN) : SV_Target {
                  return tex2D(_MainTex, IN.uv) * _Color;
              }
              ENDHLSL
          }
      }
  }
  

• UnlitGraph.shadergraph

  {
      "m_Nodes": [
          {
              "m_Id": "d4f5e3c7-1a2d-4b8f-a3e1-6c9b8d2e1f0a",
              "m_Type": "UnityEditor.ShaderGraph.Texture2DNode",
              "m_Position": { "x": -208, "y": -16 },
              "m_Outputs": [ { "m_Id": "out" } ],
              "m_Texture": { "m_DefaultValue": {} }
          },
          {
              "m_Id": "a1b2c3d4-e5f6-7g8h-9i0j-k1l2m3n4o5p6",
              "m_Type": "UnityEditor.ShaderGraph.ColorNode",
              "m_Position": { "x": -200, "y": 100 },
              "m_Outputs": [ { "m_Id": "out" } ],
              "m_Color": { "r": 1, "g": 1, "b": 1, "a": 1 }
          },
          {
              "m_Id": "b2c3d4e5-f6g7-8h9i-0j1k-l2m3n4o5p6q7",
              "m_Type": "UnityEditor.ShaderGraph.MultiplyNode",
              "m_Position": { "x": 0, "y": 0 },
              "m_Inputs": [
                  { "m_Id": "a", "m_SlotId": 0 },
                  { "m_Id": "b", "m_SlotId": 1 }
              ],
              "m_Outputs": [ { "m_Id": "out" } ]
          }
      ],
      "m_Edges": [
          { "m_OutputSlot": "d4f5e3c7-1a2d-4b8f-a3e1-6c9b8d2e1f0a.out", "m_InputSlot": "b2c3d4e5-f6g7-8h9i-0j1k-l2m3n4o5p6q7.a" },
          { "m_OutputSlot": "a1b2c3d4-e5f6-7g8h-9i0j-k1l2m3n4o5p6.out", "m_InputSlot": "b2c3d4e5-f6g7-8h9i-0j1k-l2m3n4o5p6q7.b" }
      ]
  }
  

Shader Graph应用示例

在Shader Graph中创建Unlit效果的步骤：

• 创建新的Shader Graph文件（右键 > Create > Shader > Universal Render Pipeline > Unlit Shader Graph）
• 核心节点配置：
  • 添加‌Sample Texture 2D‌节点作为基础纹理输入
  • 连接‌Color‌参数节点实现色调控制
  • 使用‌Multiply‌节点混合纹理和颜色
• 高级功能扩展：
  • 添加‌Time‌节点驱动UV动画
  • 通过‌Vertex Position‌节点实现顶点变形

代码说明：

• 构建包含纹理采样和颜色混合的基础Unlit着色器

• 通过节点连接实现材质属性的可视化编辑

• 可扩展添加UV滚动、顶点动画等高级效果

• UnlitExample.shader

  Shader "Custom/UnlitTexture"
  {
      Properties {
          _MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
          _Color ("Color", Color) = (1,1,1,1)
      }
      SubShader {
          Tags { "RenderType"="Opaque" }
          Pass {
              HLSLPROGRAM
              #pragma vertex vert
              #pragma fragment frag
              #include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Core.hlsl"
  
              struct Attributes {
                  float4 positionOS : POSITION;
                  float2 uv : TEXCOORD0;
              };
  
              struct Varyings {
                  float4 positionCS : SV_POSITION;
                  float2 uv : TEXCOORD0;
              };
  
              sampler2D _MainTex;
              float4 _Color;
  
              Varyings vert(Attributes IN) {
                  Varyings OUT;
                  OUT.positionCS = TransformObjectToHClip(IN.positionOS.xyz);
                  OUT.uv = IN.uv;
                  return OUT;
              }
  
              half4 frag(Varyings IN) : SV_Target {
                  return tex2D(_MainTex, IN.uv) * _Color;
              }
              ENDHLSL
          }
      }
  }
  

• UnlitGraph.shadergraph

  {
      "m_Nodes": [
          {
              "m_Id": "d4f5e3c7-1a2d-4b8f-a3e1-6c9b8d2e1f0a",
              "m_Type": "UnityEditor.ShaderGraph.Texture2DNode",
              "m_Position": { "x": -208, "y": -16 },
              "m_Outputs": [ { "m_Id": "out" } ],
              "m_Texture": { "m_DefaultValue": {} }
          },
          {
              "m_Id": "a1b2c3d4-e5f6-7g8h-9i0j-k1l2m3n4o5p6",
              "m_Type": "UnityEditor.ShaderGraph.ColorNode",
              "m_Position": { "x": -200, "y": 100 },
              "m_Outputs": [ { "m_Id": "out" } ],
              "m_Color": { "r": 1, "g": 1, "b": 1, "a": 1 }
          },
          {
              "m_Id": "b2c3d4e5-f6g7-8h9i-0j1k-l2m3n4o5p6q7",
              "m_Type": "UnityEditor.ShaderGraph.MultiplyNode",
              "m_Position": { "x": 0, "y": 0 },
              "m_Inputs": [
                  { "m_Id": "a", "m_SlotId": 0 },
                  { "m_Id": "b", "m_SlotId": 1 }
              ],
              "m_Outputs": [ { "m_Id": "out" } ]
          }
      ],
      "m_Edges": [
          { "m_OutputSlot": "d4f5e3c7-1a2d-4b8f-a3e1-6c9b8d2e1f0a.out", "m_InputSlot": "b2c3d4e5-f6g7-8h9i-0j1k-l2m3n4o5p6q7.a" },
          { "m_OutputSlot": "a1b2c3d4-e5f6-7g8h-9i0j-k1l2m3n4o5p6.out", "m_InputSlot": "b2c3d4e5-f6g7-8h9i-0j1k-l2m3n4o5p6q7.b" }
      ]
  }
  

实际应用时可结合粒子系统创建发光轨迹，或为UI元素添加动态高亮效果。URP Unlit Shader的轻量级特性使其在移动设备上能保持60fps以上的渲染性能

典型应用场景及实现

光晕效果（Halo）

• ‌应用实例‌：角色技能特效、UI高亮提示。通过透明纹理实现边缘发光，如1中描述的透明光晕材质。
• ‌实现步骤‌：
  • 导入纹理并设置：Texture Type为Default (sRGB)，勾选Alpha Is Transparency，Wrap Mode设为Clamp。
  • 创建材质：选择Universal Render Pipeline/Unlit Shader，设置Surface Type为Transparent，拖拽纹理到Base Map插槽。
  • 调整Tint颜色控制光晕色彩。

全息投影效果

• ‌应用实例‌：科幻场景中的虚拟角色或界面。结合透明度与扫描线纹理。
• ‌实现步骤‌：
  • 使用Unlit Shader并启用透明混合（Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha）。
  • 添加顶点偏移代码模拟全息抖动，通过_Time变量控制动态效果。
  • 叠加扫描线纹理（如_HologramLine1）和菲涅尔反射增强立体感。

透明遮罩（如塑料薄膜）

• ‌应用实例‌：UI遮罩或半透明装饰物。通过Alpha通道控制透明度，如中的塑料薄膜材质。
• ‌实现步骤‌：
  • 在图片编辑器中创建带Alpha通道的纹理，白色区域不透明，灰色区域半透明。
  • 材质Shader选择Unlit，设置Transparent模式，纹理绑定到Base Map。

发光广告牌（Billboard）

• ‌应用实例‌：游戏内固定亮度标识或霓虹灯。直接显示纹理颜色不受光照影响。
• ‌实现步骤‌：
  • 使用Unlit Shader，Surface Type设为Opaque。
  • 通过Base Map设置发光纹理，调整Tint颜色增强亮度。

景深遮挡标记

• ‌应用实例‌：半透明物体深度写入（如玻璃瓶），解决景深效果失效问题。
• ‌实现步骤‌：
  • 创建两个材质：一个透明材质（Queue=Transparent），一个深度写入材质（Queue=2000）。
  • 深度写入材质使用Unlit Shader并启用ZWrite On。

关键注意事项

• ‌渲染顺序‌：透明物体需关闭深度写入（ZWrite Off），并合理设置Queue标签避免混合错误。
• ‌性能优化‌：复杂效果（如全息投影）建议结合顶点着色器计算，减少片元着色器负担

【从UnityURP开始探索游戏渲染】专栏-直达 （欢迎点赞留言探讨，更多人加入进来能更加完善这个探索的过程，🙏）