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【URP】[投影Projector]解析与应用

news 2025/8/25 11:06:32

【从UnityURP开始探索游戏渲染】专栏-直达

Unity中的投影系统主要包括传统Projector组件和URP Decal Projector两种实现方式。

发展历史与技术演进

传统Projector组件：Unity早期内置的通用投影系统，通过摄像机空间矩阵计算实现材质投影，但存在性能开销大、与URP管线兼容性差的问题
URP Decal Projector：自URP 12(Unity 2021)引入的专用贴花系统，采用延迟渲染路径和屏幕空间计算，性能优化显著

核心实现原理

传统Projector：

继承自Behaviour的UnityEngine.Projector类实现
基于视锥体裁剪和投影矩阵变换
通过MaterialPropertyBlock动态修改着色器参数

URP Decal Projector：

使用DecalRendererFeature扩展URP管线
采用Deferred Decals技术，在GBuffer阶段后处理
通过DecalProjector组件管理投影参数
Projector组件的工作只是检测了所有范围内的模型，并传递了投影空间矩阵。
投影着色器，用这个投影矩阵，左乘齐次裁剪空间的点，得到的坐标作为uv坐标传递给片元着色器。
片元着色器中使用tex2Dproj(_MainTex, i.texc)获取实际纹理。这里的tex2Dproj实际上是将 i.texc=i.texc/i.texc.wi.texc=i.texc/i.texc.w 透视除法
tex2D(_MainTex, i.texc) 获取纹理文素

实际应用对比

传统Projector示例：

csharp
// 动态调整投影参数
Projector proj = GetComponent<Projector>();
proj.nearClipPlane = 0.5f;
proj.material.SetFloat("_Falloff", 0.8f);

URP Decal Projector工作流：

创建Decal Material：使用Shader Graphs/Decal着色器
配置Decal Projector：调整Size/Depth等参数
通过脚本动态生成：

csharp
// 在碰撞点生成弹孔
DecalProjector CreateBulletHole(Vector3 position) {GameObject decal = Instantiate(decalPrefab, position, Quaternion.LookRotation(-hit.normal));return decal.GetComponent<DecalProjector>();

实践

典型应用场景：

URP Decal Projector基础配置

环境准备：
- 创建URP Asset并配置到Graphics Settings
- 通过Package Manager安装Universal RP 12.1.6+版本
核心组件添加：

csharp
// 添加Decal Renderer Feature
var renderer = URP资产中的Renderer数据;
renderer.AddFeature(new DecalRendererFeature());

环境细节：墙面涂鸦、地面污渍（URP Decal）

墙面涂鸦实现：
- 创建Decal Material：使用Shader Graphs/Decal着色器，配置Albedo贴图为涂鸦图案
- 调整Projector参数：Size=(2,2,0.5), Fade Factor=0.8
- 层过滤：设置Affected Layers仅包含Wall层

地面污渍效果：

材质配置：混合Albedo(污渍贴图)和Normal Map(凹凸细节)
投影参数：Depth=0.3, Angle Fade=(0.8,1.0)

动态生成代码：

csharp
void CreateMudDecal(Vector3 position) {var decal = Instantiate(decalPrefab);decal.transform.position = position + Vector3.up*0.1f;decal.GetComponent<DecalProjector>().size =new Vector3(Random.Range(0.5f,1.5f), 0.2f, Random.Range(0.5f,1.5f));
}

动态效果：弹孔、血迹（两种方案均可）

弹孔效果高级实现：

预制体配置：包含Decal Projector和Particle System

命中点生成逻辑：

csharp
void CreateBulletHole(RaycastHit hit) {var decal = Instantiate(bulletHolePrefab,hit.point + hit.normal*0.01f,Quaternion.LookRotation(-hit.normal));decal.transform.Rotate(Vector3.forward, Random.Range(0,360));Destroy(decal, 10f);// 10秒后自动消失
}

血迹效果优化方案：

材质混合：使用Multiply混合模式增强真实感

动态渐隐控制：

csharp
IEnumerator FadeDecal(DecalProjector decal, float duration) {float startTime = Time.time;while(Time.time < startTime + duration) {float t = (Time.time - startTime) / duration;decal.fadeFactor = Mathf.Lerp(1, 0, t);yield return null;}Destroy(decal.gameObject);
}

特殊光照：投影阴影（传统Projector）

性能优化：

传统Projector：限制影响范围，使用简单材质
URP Decal：
- 启用Layer Mask过滤，控制Fade Distance
- 批处理设置：对静态Decal启用Batching
- 视锥体裁剪：调整Projector的Far Clip Plane避免过度绘制
- 动态控制：非可见区域暂停Decal更新
- 材质复用：相同类型效果共享材质实例
- 实际项目建议采用分层管理系统，对不同类型Decal进行分类管理，例如：
  - 永久性Decal（涂鸦）：使用单独Layer并启用Occlusion Culling
  - 临时性Decal（弹孔）：使用对象池技术减少实例化开销
  - 环境Decal（污渍）：烘焙到Lightmap中减少运行时消耗