【Unity Shader Graph 使用与特效实现】专栏-直达

ThreadMapDetail 节点是Unity高清渲染管线（HDRP）中专为布料材质设计的特殊着色器节点，它通过添加可平铺的线纹图细节信息来增强布料表面的视觉真实感。该节点是HDRP布料着色系统中的核心组件，能够模拟织物表面的微观结构特征，如纱线纹理、编织图案和纤维方向等细节。

在物理基础的渲染流程中，ThreadMapDetail 节点提供了一种高效的方法来为布料材质添加次级表面细节，而无需增加额外的几何复杂度。它通过处理包含多通道信息的专用纹理，将线纹细节与基础材质属性进行智能混合，从而创造出更加丰富和真实的布料视觉效果。

Note

此节点为子图节点：它表示一个子图，而不是直接表示着色器代码。在任意 Shader Graph 中双击该节点可以查看其子图。这种设计使得节点内部逻辑可以被自定义和优化，同时保持接口的简洁性。

线纹图是一种具有4个通道的纹理，专门为布料材质优化。与传统的细节图相似，线纹图包含环境光遮蔽、法线x轴、法线y轴和光滑度的信息，但这些通道的排列和用途经过特殊优化以适应布料材质的特性。

有关细节图的更多信息，请参阅团结引擎用户手册中的辅助贴图（细节贴图）和细节遮罩。

描述

ThreadMapDetail 节点的核心功能是为布料材质添加高质量的线纹细节，这些细节在近距离观察时能够显著提升材质的真实感。该节点专门针对HDRP的布料着色模型进行优化，确保在性能开销最小的情况下获得最佳的视觉效果。

在技术实现层面，ThreadMapDetail 节点处理输入的线纹图纹理，并将其与基础材质属性进行混合。线纹图的每个通道都承载着特定的材质信息：

• 红色通道存储环境光遮蔽信息，控制布料线纹之间的自阴影效果
• 绿色通道存储法线Y轴信息，影响垂直方向的表面凹凸
• 蓝色通道存储光滑度信息，决定线纹表面的反射特性
• Alpha通道存储法线X轴信息，影响水平方向的表面凹凸

这种通道分配方案经过精心设计，以最大化纹理存储效率，同时确保与HDRP的布料着色模型完美配合。

ThreadMapDetail 节点的另一个重要特性是其可调节的强度控制。通过独立的强度参数，开发者可以精确控制线纹图的各个组件（环境光遮蔽、法线和光滑度）对最终材质外观的影响程度。这种精细的控制使得同一线纹图可以在不同布料类型上重复使用，只需调整强度参数即可获得不同的视觉效果。

在性能方面，ThreadMapDetail 节点经过优化，在支持动态分支的硬件上能够根据"Use Thread Map"输入完全跳过计算，确保在不需要线纹细节时不会产生不必要的性能开销。

创建节点菜单分类

ThreadMapDetail 节点在创建节点菜单中位于 Utility -> High Definition Render Pipeline -> Fabric 分类下。这个分类结构反映了节点在HDRP渲染管线中的专用性质，特别是针对布料材质的优化特性。

在Shader Graph的创建节点菜单中导航到这个分类时，开发者会发现一系列专门为HDRP优化的节点，ThreadMapDetail 是其中专门处理布料表面细节的关键组件。这种组织方式有助于开发者快速找到与布料着色相关的专业工具，提高工作流程效率。

兼容性

ThreadMapDetail 节点是HDRP特有的功能组件，其设计和实现充分利用了HDRP的高级渲染特性。该节点支持以下渲染管线：

内置渲染管线	通用渲染管线（URP）	高清渲染管线（HDRP）
否	否	是

这种兼容性分布反映了不同渲染管线在材质系统复杂度和功能集上的差异。HDRP作为Unity的高端渲染解决方案，提供了更丰富的材质建模能力，ThreadMapDetail 节点就是这些高级功能的具体体现。

在HDRP中使用ThreadMapDetail 节点时，需要确保项目正确配置了HDRP包，并且着色器图的目标渲染管线设置为HDRP。错误的配置可能导致节点功能异常或编译错误。

有关HDRP的更多信息，请参阅HDRP包文档。

此节点还可以连接到任一上下文中的Block节点。在HDRP的Shader Graph中，Block节点定义了材质属性的最终输出目标。ThreadMapDetail 节点的输出可以连接到相应的Block节点，如Normal Block、Smoothness Block等，从而影响材质的最终渲染结果。

有关Block节点和上下文的更多信息，请参阅主栈（Master Stack）。

输入

ThreadMapDetail 节点提供了丰富的输入端口，允许开发者精确控制线纹细节的各个方面。每个输入端口都有特定的数据类型和用途，理解这些输入对于有效使用该节点至关重要。

Use Thread Map 输入

• 类型：Boolean
• 绑定：无
• 描述：这是节点的总开关控制。当设置为false时，节点将完全跳过所有线纹图计算，直接传递基础材质属性，这在性能优化和功能开关场景中非常有用。开发者可以连接一个布尔常量来永久启用或禁用线纹效果，也可以连接基于距离、视角或其他条件的复杂逻辑来动态控制线纹细节的显示。

ThreadMap 输入

• 类型：Texture 2D
• 绑定：无
• 描述：这是节点的核心输入，包含布料线纹的细节信息。理想的线纹图应该具备以下特性：
  • 高频率的细节图案，模拟纱线和编织结构
  • 无缝平铺能力，确保在大型表面上重复时不会出现接缝
  • 适当的对比度和细节级别，避免过度强烈或过于微弱的细节纹理的四个通道分别存储不同的材质信息：
  • R通道：环境光遮蔽，控制线纹之间的微小阴影
  • G通道：法线Y轴，影响垂直方向的表面法线
  • B通道：光滑度，控制线纹表面的反射特性
  • A通道：法线X轴，影响水平方向的表面法线

UV 输入

• 类型：Vector 2
• 绑定：UV
• 描述：控制线纹图在模型表面的映射坐标。默认情况下使用基础UV坐标，但开发者可以连接复杂的UV变换节点来实现：
  • 缩放、旋转和平移变换
  • 基于世界坐标或对象坐标的投影
  • 多UV集混合
  • 视差遮挡或其它高级映射技术

Normals 输入

• 类型：Vector 3
• 绑定：无
• 描述：基础法线图输入，代表在应用线纹细节之前模型表面的法线信息。这通常来自主要法线贴图或几何体插值法线。ThreadMapDetail 节点将线纹法线与此基础法线进行混合，创建最终的表面法线。

Smoothness 输入

• 类型：Float
• 绑定：无
• 描述：基础光滑度值，范围通常在0到1之间。节点将根据Thread Smoothness Strength参数将此值与线纹图的光滑度信息结合。

Alpha 输入

• 类型：Float
• 绑定：无
• 描述：基础Alpha透明度值。在最终输出中，节点会将此值与处理后的环境光遮蔽强度相乘，用于透明度计算。

Ambient Occlusion 输入

• 类型：Float
• 绑定：无
• 描述：基础环境光遮蔽值。节点将根据Thread AO Strength参数将此值与线纹图的环境光遮蔽信息结合。

Thread AO Strength 输入

• 类型：Float
• 绑定：无
• 描述：控制线纹图环境光遮蔽影响的强度参数。其工作方式如下：
  • 值为0时：线纹图的环境光遮蔽完全不影响最终结果
  • 值为1时：最终环境光遮蔽 = 基础Ambient Occlusion × 线纹图R通道
  • 中间值：在两种状态之间线性插值

Thread Normal Strength 输入

• 类型：Float
• 绑定：无
• 描述：控制线纹图法线影响的强度参数。其工作方式如下：
  • 值为0时：线纹图的法线完全不影响最终结果
  • 值为1时：将线纹法线与基础法线完全混合
  • 中间值：控制混合的程度

Thread Smoothness Strength 输入

• 类型：Float
• 绑定：无
• 描述：控制线纹图光滑度影响的强度参数。这是最复杂的混合计算：
  • 值为0时：线纹图的光滑度不影响最终结果
  • 值为1时：线纹图B通道值从(0,1)重映射到(-1,1)，然后加到基础光滑度上
  • 这种设计允许线纹图既增加也减少局部光滑度，模拟布料表面不同区域的反射变化

输出

ThreadMapDetail 节点提供四个输出端口，分别对应处理后的材质属性。这些输出可以直接连接到相应的Block节点或用于后续的着色计算。

Normal 输出

• 类型：Vector 3
• 描述：这是应用线纹细节后的最终法线向量。计算过程涉及从线纹图的G和A通道解码法线信息，然后根据Thread Normal Strength参数与输入法线进行混合。输出法线是归一化的，确保在光照计算中的正确性。

Smoothness 输出

• 类型：Float
• 描述：结合了基础光滑度和线纹图光滑度信息的最终值。独特的重映射机制允许线纹图在某些区域增加光滑度（如丝绸的光泽部分），在其他区域减少光滑度（如棉布的哑光部分），创建更加自然的布料外观。

Ambient Occlusion 输出

• 类型：Float
• 描述：结合了基础环境光遮蔽和线纹图环境光遮蔽的最终值。线纹图的环境光遮蔽通常模拟纱线之间的微小遮挡和自阴影，为布料表面添加微观层次的遮挡效果。

Alpha 输出

• 类型：Float
• 描述：处理后的Alpha透明度值。计算方式为输入Alpha乘以处理后的环境光遮蔽强度。这种设计确保了环境光遮蔽效果在透明表面上也能正确表现，维持视觉一致性。

示例图使用

ThreadMapDetail 节点在HDRP的布料着色器中扮演着关键角色。要深入了解该节点的实际应用，最佳方式是研究HDRP提供的官方Fabric着色器。

访问HDRP Fabric着色器图

要查看这些Shader Graph：

1. 在Unity编辑器中，在Project窗口右键点击，选择Create > Material创建新材质
2. 选中新创建的材质，在Inspector窗口中找到Shader属性
3. 点击Shader下拉菜单，导航到HDRP -> Fabric分类
4. 选择Silk或CottonWool着色器
5. 在Shader属性旁边点击Edit按钮

您选择的Fabric着色器图将在Shader Graph编辑器中打开。在这里您可以详细研究ThreadMapDetail节点的配置和使用方式。

Silk着色器中的ThreadMapDetail应用

在Silk着色器中，ThreadMapDetail节点通常用于模拟丝绸面料特有的细腻光泽和微表面结构：

• 线纹图通常包含细腻的纵向丝线图案
• Thread Normal Strength设置为中等值，提供 subtle 的表面方向性
• Thread Smoothness Strength相对较高，增强丝绸的光泽感
• 环境光遮蔽强度较低，符合丝绸面料高反射的特性

CottonWool着色器中的ThreadMapDetail应用

在CottonWool着色器中，ThreadMapDetail节点的使用方式有所不同：

• 线纹图可能包含更粗糙、不规则的纤维图案
• Thread Normal Strength可能更高，强调棉布的纹理感
• Thread Smoothness Strength较低，保持棉布的哑光外观
• 环境光遮蔽强度较高，模拟棉布纤维间的自阴影

自定义布料着色器的最佳实践

当创建自定义布料着色器时，使用ThreadMapDetail节点时应考虑以下最佳实践：

• 纹理准备：确保线纹图是无缝的，并且通道信息正确分配
• 强度调节：通过参数化强度控制，使材质在不同距离和条件下都能良好表现
• 性能考量：在远处或小尺寸的模型上考虑禁用ThreadMapDetail节点
• 资源复用：创建通用的线纹图库，可以在不同布料类型间共享使用

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