【Unity】ShaderGraph应用（模型膨胀流动）

实现效果

ShaderGraph是 unity的图形化 Shader 编程工具。本文介绍使用ShaderGraph实现模型的膨胀流动效果。该效果可以由于模拟流体在管线中的流动等相关功能。

一、实现的方法

1.使用节点介绍

关键节点

UV：获取模型的uv坐标

Normal Vector：获取模型的法线坐标

Position：获取模型的顶点坐标

计算用节点

Add：加

Subtract：减

MultiPly：乘

Divide：除

Truncate: 取整（直接取小数点前整数部分）

Cosine：cos（输入值弧度，输出值-1到1）

其他节点

Clamp：输入值截取到最大值和最小值

Split：分解

2.实现原理

如上图，可以Cos在弧度0到2 $\pi$ 上的分布是一个平滑凹型曲线。利用这个特征，可以将uv x轴（或者y轴）0到1的变化拉抻成0到2 $\pi$ ，通过cos函数的变化，得到该uv位置是cos曲线数值。

如上图，模型顶点圈对应是数值垂直分布在x轴的某个数值上，通过计算uv X轴上的值，可以计算该圈的变形数值。

如上图，是模型的顶点法线图，每个顶点的法线都是指向模型膨胀的方向，uv的Cos数值乘上法线就可以得到顶点的膨胀向量。

3.实现步骤

拉伸uv的x坐标
截取膨胀范围
转换Cos数值
得到膨胀向量
顶点位移
贴图采样和膨胀高光

（1）拉伸uv的x坐标

变量

UVxLong（float）：UVxLong的长度的倍数，考虑到uv x轴上的分布有可能不是0到1的，如果uv的x轴的长度是2，UVxLong就是2。用于适应不同长度的uv。
Times（float）：变化的周期数。

目的：将UV的x轴除去UVxLong标准化uv，x轴乘上 $2\pi$ (这里没有找到 $\pi$ 的节点，用6.28代替)

（2）截取膨胀范围

变量

Speed（float）：Time变化速度

目的：当变化周期大于1时，只让模型上只存在一个膨胀节点。上图使用Clamp截取，截取的范围是0到6.28。

图中Times的作用是给拉伸后的uv累加值，考虑到uv的值会大于周期的最大值，导致无法截取有效范围，故将最大值减当前周期长度，实现循环清零。

（3）转换Cos数值

目的：得到一个完整的凸起（凹陷）数值，为法线提供模长做为依据。

（4）得到膨胀向量

变量：

R:控制膨胀的半径

目的：将法线乘上膨胀的半径，再乘上cos转换后的数值，这里cos转换后的数值是负值，得到的向量和法线是相反的。

（5）顶点位移

目的：由于膨胀向量是反方向，把顶点坐标减去反方向的向量，负负得正，求出顶点坐标。（注意这里的顶点坐标是自身坐标系）

（6）贴图采样和膨胀高光

变量：

Textrue：主纹理
Color：叠加颜色

目的：这里将2减去cos数值，得到一个正的变化曲线，乘上采样叠加颜色的值，可以使凸起部分的高光。

二、案例

1.案例介绍

完整的shaderGraph

变量面板

Loop：控制膨胀是周期内单个还是多个

2.案例的局限性

要实现完美的膨胀效果，在管线上要尽量布置多的横向节点，在大数量级上会导致顶点过多，影响性能。