【Unity3D】Shader Graph节点

1 前言

​ Shader Graph 16.0.3 中有 208 个 Node（节点），本文梳理了 Shader Graph 中大部分 Node 的释义，官方介绍详见→Node-Library。

​ 选中节点后，右键弹出菜单栏，点击 Open Documentation（或 按 F1 键），浏览器中将跳转到该节点的官方释义网页。

​ Shader Graph 通过图像的形式表达了顶点变换和片元着色流程，其背后都是一系列的数学理论支撑着，为更好地理解 Shader Graph 中的 Node，推荐读者学习以下内容。

• 渲染管线
• 空间和变换
• Shader常量、变量、结构体、函数
• 法线贴图和凹凸映射
• 屏幕深度和法线纹理简介
• Shader Graph简介

2 Artistic（美术）

​ Artistic 官方介绍详见→Artistic Nodes。

2.1 Adjustment（颜色调整）

​ 1）Channel Mixer（通道混合）

​ Channel Mixer 节点用于通道混合，根据混合权重对每个通道进行混合，_ChannelMixer_Red、_ChannelMixer_Green、_ChannelMixer_Blue 分别为红色、绿色、蓝色通道的权重向量。

void ChannelMixer(float3 In, float3 _ChannelMixer_Red, float3 _ChannelMixer_Green, float3 _ChannelMixer_Blue, out float3 Out) {
    Out = float3(dot(In, _ChannelMixer_Red), dot(In, _ChannelMixer_Green), dot(In, _ChannelMixer_Blue));
}

​ 2）Contrast（调整对比度）

​ Contrast 节点用于调整对比度。

void Contrast(float3 In, float Contrast, out float3 Out) {
    float midpoint = pow(0.5, 2.2); // 约等于0.217638
    Out = (In - midpoint) * Contrast + midpoint;
}

​ 说明：midpoint = pow(0.5, 2.2) 是对 0.5 进行了伽马编码（详见伽马校正），解决亮度异常问题。

​ 3）Hue（调整色相）

​ Hue 节点用于调整色相，其实现见→Hue Node。

void Hue(float3 In, float Offset, out float3 Out)

​ 说明：色相调整有 2 种模式：Degrees、 Normalized。在可视化界面中，色相的调整一般通过色相环实现，offset 就对应色相环中的角度，在 Degrees 模式下，offset 取值范围是 0 ~ 360°，在 Normalized 模式下，offest 取值范围是 0 ~ 1。

​ 4）Invert Colors（反转颜色）

​ Invert Colors 节点用于反转颜色。

void InvertColors(float4 In, float4 InvertColors, out float4 Out) {
    Out = abs(InvertColors - In);
}

​ 5）Replace Color（替换颜色）

​ Replace Color 节点用于替换颜色，如果输入颜色与 From 颜色比较接*，就将输入颜色替换为 To 颜色，Range 是输入颜色被替换的边界，Fuzziness 是模糊系数。

void ReplaceColor(float3 In, float3 From, float3 To, float Range, float Fuzziness, out float3 Out) {
    float Distance = distance(From, In);
    Out = lerp(To, In, saturate((Distance - Range) / max(Fuzziness, 1e-5))); // 1e-5=0.00001, 避免Fuzziness为0时除数为0
}

​ 6）Saturation（调整饱和度）

​ Saturation 节点用于调整饱和度。

void Saturation(float3 In, float Saturation, out float3 Out) {
    float luma = dot(In, float3(0.2126729, 0.7151522, 0.0721750));
    Out =  luma.xxx + Saturation.xxx * (In - luma.xxx);
}

​ 7）White Balance（调整白*衡）

​ White Balance 节点用于调整白*衡，其实现见→White Balance Node，Temperature 用于调整色温，Tint 用于调整色调。

void WhiteBalance(float3 In, float Temperature, float Tint, out float3 Out)

2.2 Blend（颜色混合）

​ Blend 节点用于混合两种颜色。

​ Mode 取值有：Burn、Darken、Difference、Dodge、Divide、Exclusion、Hard Light、Hard Mix、Lighten、Linear Burn、Linear Dodge、Linear Light、Linear Light Add Sub、Multiply、Negation、Overlay（默认值）、Pin Light、Screen、Soft Light、Subtract、Vivid Light、Overwrite。不同 Mode 对应的混合函数详见→Blend Node。

2.3 Filter（滤波器）

​ Filter 里只有一个 Node：Dither，它用于模拟颜色随机振动，它通过一个 4 x 4 的矩阵模拟伪随机振动，这个矩阵的每一行和每一列都呈波浪状（一大一小交错排列）。

void Dither(float4 In, float4 ScreenPosition, out float4 Out) {
    float2 uv = ScreenPosition.xy * _ScreenParams.xy;
    float DITHER_THRESHOLDS[16] = {
        1.0 / 17.0,  9.0 / 17.0,  3.0 / 17.0, 11.0 / 17.0,
        13.0 / 17.0,  5.0 / 17.0, 15.0 / 17.0,  7.0 / 17.0,
        4.0 / 17.0, 12.0 / 17.0,  2.0 / 17.0, 10.0 / 17.0,
        16.0 / 17.0,  8.0 / 17.0, 14.0 / 17.0,  6.0 / 17.0
    };
    uint index = (uint(uv.x) % 4) * 4 + uint(uv.y) % 4;
    Out = In - DITHER_THRESHOLDS[index];
}

​ 说明：对于 ScreenPosition 的取值，用户可以自己输入，也可以使用 Unity 自带的取值，主要有：Default、Raw、Center、Tiled。

2.4 Mask（遮罩）

​ 1）Channel Mask（通道遮罩）

​ Channel Mask 节点用于遮罩通道，将被遮罩的通道置为 0，如下是将 RG 通道遮罩的代码逻辑。

void ChannelMask_RedGreen(float4 In, out float4 Out) {
    Out = float4(0, 0, In.b, In.a);
}

​ 2）Color Mask（颜色遮罩）

​ Color Mask 节点用于颜色遮罩，计算输入颜色与目标颜色的*似程度，比较接*就输出 1，偏移比较大就输出 0。

void ColorMask(float3 In, float3 MaskColor, float Range, float Fuzziness, out float4 Out) {
    float Distance = distance(MaskColor, In);
    Out = saturate(1 - (Distance - Range) / max(Fuzziness, 1e-5)); // 1e-5=0.00001, 避免Fuzziness为0时除数为0
}

2.5 Normal（法线）

​ 1）Normal Blend（法线混合）

​ Normal Blend 有 2 种模式：Default、Reoriented。

void NormalBlend(float3 A, float3 B, out float3 Out) { // Default模式
    Out = normalize(float3(A.rg + B.rg, A.b * B.b));
}

void NormalBlend_Reoriented(float3 A, float3 B, out float3 Out) { // Reoriented模式
    float3 t = A.xyz + float3(0.0, 0.0, 1.0);
    float3 u = B.xyz * float3(-1.0, -1.0, 1.0);
    Out = (t / t.z) * dot(t, u) - u;
}

​ 2）Normal From Height（由高度值转换为法线纹理）

​ Normal From Height 节点用于将输入的高度值转换到法线纹理中。Output Space（输出空间）有：Tangent（切线空间）、World（世界空间）。源码详见→Normal From Height Node，它通过对 Position、In 求 ddx 和 ddy 等运算得到法线值。

void NormalFromHeight(float In, out float3 Out)

​ 3）Normal From Texture（由高度纹理转换为法线纹理）

​ Normal From Texture 节点用于将高度纹理转换为法线纹理。Offset 为高度采样 uv 偏移量，Strength 用于调整法线强度（物体表面凹凸程度）。

void NormalFromTexture(Texture texture, SamplerState Sampler, float2 UV, float Offset, float Strength, out float3 Out) {
    Offset = pow(Offset, 3) * 0.1;
    float2 offsetU = float2(UV.x + Offset, UV.y);
    float2 offsetV = float2(UV.x, UV.y + Offset);
    float normalSample = Texture.Sample(Sampler, UV);
    float uSample = Texture.Sample(Sampler, offsetU);
    float vSample = Texture.Sample(Sampler, offsetV);
    float3 va = float3(1, 0, (uSample - normalSample) * Strength); // 切线(高度图1m一个像素)
    float3 vb = float3(0, 1, (vSample - normalSample) * Strength); // 切线(高度图1m一个像素)
    Out = normalize(cross(va, vb)); // 通过2条切线向量叉乘得到法线向量
}

​ 4）Normal Reconstract Z（法线重构）

​ Normal Reconstract Z 节点用于重构法线向量，原来的 z 分量被抛弃，由 x、y 分量推导出，再对法线向量进行归一化。

void NormalReconstructZ(float2 In, out float3 Out) {
    float reconstructZ = sqrt(1.0 - saturate(dot(In.xy, In.xy)));
    float3 normalVector = float3(In.x, In.y, reconstructZ);
    Out = normalize(normalVector);
}

​ 5）Normal Strength（调整物体表面凹凸程度）

​ Normal Strength 节点用于调整法线强度（物体表面凹凸程度，案例见→法线贴图和凹凸映射）。注意，调整法线向量后需要归一化法线向量。

void NormalStrength(float3 In, float Strength, out float3 Out) {
    Out = {precision}3(In.rg * Strength, lerp(1, In.b, saturate(Strength)));
}

​ 说明："{precision}3" 是一个类似于构造函数的语法，用于构建一个包含 3 个分量的向量。

​ 6）Normal Unpack（由法线纹理解码法线向量）

​ Normal Unpack 节点用于从法线纹理中解码法线向量。Output Space（输出空间）有：Tangent（切线空间）、Object（模型空间）。

void NormalUnpack(float4 In, out float3 Out) { //Tangent
    Out = UnpackNormalmapRGorAG(In);
}

void NormalUnpackRGB(float4 In, out float3 Out) { // Object
    Out = UnpackNormalmapRGB(In);
}

2.6 Utility（实用工具）

​ Utility 中只有 Colorspace Conversion 节点，用于进行 RGB、Linear、HSV 颜色空间之间的相互转换，源码详见→Colorspace Conversion Node。

3 Channel（通道）

​ Channel 官方介绍详见→Channel Nodes。

​ 1）Combine（合并通道）

​ Combine 节点用于合并通道。

void Combine(float R, float G, float B, float A, out float4 RGBA, out float3 RGB, out float2 RG) {
    RGBA = float4(R, G, B, A);
    RGB = float3(R, G, B);
    RG = float2(R, G);
}

​ 2）Flip（翻转通道）

​ Flip 节点用于翻转通道，即相应通道数值取反，Flip 取值为 0（未激活）或 1（激活）。

void Flip(float4 In, float4 Flip, out float4 Out) {
    Out = (Flip * -2 + 1) * In;
}

​ 3）Split（分离通道）

​ Split 节点用于分离通道，以下是输入为 2 维的情况，如果输入维数低于输出维数，高维通道补零输出。

void Split(float2 In, out float R, out float G, out float B, out float A) {
    R = In[0];
    G = In[1];
    B = 0;
    A = 0;
}

​ 4）Swizzle（交换通道）

​ Swizzle 节点用于交换通道，根据 Mask 中通道的顺序重组通道。如下是其中一种交换方式。

float4 _Swizzle_Out = In.xzyw;

4 Input（输入）

​ Input 官方介绍详见→Input Nodes。

4.1 Basic（基础变量）

​ Basic 中是一些基础的变量节点，如：Boolean、Constant、Float、Integer、Slider、Time、Color、Vector2、Vector3、Vector4。

4.2 Geometry（顶点几何属性）

​ Geometry 中提供了访问顶点或片元几何属性的节点，如：Position、Screen Position、UV、Vertex Color、Tangent Vector、Bitangent Vector、Normal Vector、View Direction、View Vector。

• Position：顶点或片元的坐标，Space 取值有：Object（模型空间）、World（世界空间）、View（观察空间）、Tangent（切线空间）、Absolute World（绝对世界空间）。对于所有可编程渲染管线，Absolute World 选项始终返回对象在场景中的绝对世界位置，World 选项返回所选的可编程渲染管线的默认世界空间。HDRP（高清渲染管线）使用 Camera Relative 作为默认世界空间，URP（通用渲染管线）使用 Absolute World 作为默认世界空间。
• Screen Position：顶点或片元的屏幕坐标，Mode 取值有：Default、Raw、Center、Tiled。
• UV：顶点或片元的 UV 坐标。
• Vertex Color：顶点或片元的颜色。
• Tangent Vector：顶点或片元的切线向量，Space 取值有：Object（模型空间）、World（世界空间）、View（观察空间）、Tangent（切线空间）。
• Bitangent Vector：顶点或片元的副切线向量，Space 取值有：Object（模型空间）、World（世界空间）、View（观察空间）、Tangent（切线空间）。
• Normal Vector：顶点或片元的法线向量，Space 取值有：Object（模型空间）、World（世界空间）、View（观察空间）、Tangent（切线空间）。
• View Direction：顶点或片元的观察向量（顶点指向相机，已归一化），Space 取值有：Object（模型空间）、World（世界空间）、View（观察空间）、Tangent（切线空间）。
• View Vector：顶点或片元的观察向量（顶点指向相机，未归一化），Space 取值有：Object（模型空间）、World（世界空间）、View（观察空间）、Tangent（切线空间）。

​ Screen Position 不同模式下的实现如下。

// Default, 归一化的设备坐标(NDC), x、y值域: [0, 1], 可以用于颜色缓冲区(Scene Color)的uv坐标
float4 Out = float4(IN.NDCPosition.xy, 0, 0);
// Raw, 屏幕坐标, x值域: [0, w], y值域: [0, w]
float4 Out = IN.ScreenPosition;
// Center, 标准化的设备坐标, x、y值域: [-1, 1]
float4 Out = float4(IN.NDCPosition.xy * 2 - 1, 0, 0);
// Tiled, x值域: [-screenWidth/screenHeight, screenWidth/screenHeight], y值域: [-1, 1]
float4 Out = frac(float4((IN.NDCPosition.x * 2 - 1) * _ScreenParams.x / _ScreenParams.y, IN.{0}.y * 2 - 1, 0, 0));
// Pixel, 像素坐标, x值域: [0, screenWidth], y值域: [0, screenHeight]
float4 Out = float4(IN.PixelPosition.xy, 0, 0);

4.3 Gradient（渐变颜色）

​ Blackbody、Gradient、Sample Gradient 节点都是用于生成渐变颜色。

​ 1） Blackbody（黑体辐射渐变采样）

​ Blackbody 节点通过模拟黑体辐射渐变采样得到渐变颜色，其实现见→Blackbody Node，它基于 Mitchell Charity 收集的数据，输出线性 RGB 空间的颜色，并使用一个 D65 白点和一个 CIE 1964 10 度的颜色空间执行转换，Temperature 为采样的温度或温度贴图（以开尔文为单位）。

void Blackbody(float Temperature, out float3 Out)

​ 2）Gradient（生成渐变对象）

​ Gradient 节点用于生成 Gradient 渐变对象，它通过 2 个 Color 和 2 个 Alpha 参数计算得到，实现见→Gradient Node。

​ 3）Sample Gradient（渐变采样）

​ Sample Gradient 节点用于对 Gradient 进行渐变采样，其实现见→Sample Gradient Node，Time 为采样渐变的时间点 (0.0--1.0)。

void SampleGradient(float4 Gradient, float Time, out float4 Out)

4.4 Lighting（光照）

​ 1）Ambient（环境光）

​ Ambient 节点用于获取环境光颜色。

float3 _Ambient_ColorSky = SHADERGRAPH_AMBIENT_SKY;
float3 _Ambient_Equator = SHADERGRAPH_AMBIENT_EQUATOR;
float3 _Ambient_Ground = SHADERGRAPH_AMBIENT_GROUND;

​ 2）Baked GI（烘焙的全局光照）

​ Baked GI 节点用于获取烘焙的全局光照颜色，Position 为顶点坐标（世界空间），Normal 为顶点法线（世界空间）、StaticUV 为静态 lightmap 的纹理坐标、DynamicUV 为动态 lightmap 的纹理坐标。

void BakedGI(float3 Position, float3 Normal, float2 StaticUV, float2 DynamicUV, out float Out) {
    Out = SHADERGRAPH_BAKED_GI(Position, Normal, StaticUV, DynamicUV, false);
}

​ 3）Reflection Probe（反射探针）

​ Reflection Probe 节点用于获取反射探针颜色。ViewDire 为顶点的坐标（模型空间），Normal 为顶点的法线向量（模型空间）。

void ReflectionProbe(float3 ViewDir, float3 Normal, float LOD, out float3 Out) {
    Out = SHADERGRAPH_REFLECTION_PROBE(ViewDir, Normal, LOD);
}

​ 4）Main Light Direction

​ Main Light Direction 节点用于获取顶点指向光源的单位方向向量（世界空间）。Shader Graph 13.1.9（2022.1+）版本才开始出现 Main Light Direction 节点。如果用户的 Shader Graph 版本较低，可以通过 8.2 节中 Custom Function 节点创建自定义函数，获取灯光方向。

4.5 Matrix（矩阵）

​ Matrix 中包含 Matrix 2x2、Matrix 3x3、Matrix 4x4、Transformation Matrix 节点。

​ Transformation Matrix 节点可以获取到 Model、Inverse Model、View、Inverse View、Projection、Inverse Projection、View Projection、Inverse View Projection 矩阵，实现如下。

// Model, [模型空间->世界空间]的变换矩阵M
float4x4 _TransformationMatrix_Out = UNITY_MATRIX_M;
// InverseModel, [世界空间->模型空间]的变换矩阵I_M
float4x4 _TransformationMatrix_Out = UNITY_MATRIX_I_M;
// View, [世界空间->观察空间]的变换矩阵V
float4x4 _TransformationMatrix_Out = UNITY_MATRIX_V;
// InverseView, [观察空间->世界空间]的变换矩阵I_V
float4x4 _TransformationMatrix_Out = UNITY_MATRIX_I_V;
// Projection, [观察空间->裁剪空间]的变换矩阵P
float4x4 _TransformationMatrix_Out = UNITY_MATRIX_P;
// InverseProjection, [裁剪空间->观察空间]的变换矩阵I_P
float4x4 _TransformationMatrix_Out = UNITY_MATRIX_I_P;
// ViewProjection, [世界空间->裁剪空间]的变换矩阵VP
float4x4 _TransformationMatrix_Out = UNITY_MATRIX_VP;
// InverseViewProjection, [裁剪空间->世界空间]的变换矩阵I_VP
float4x4 _TransformationMatrix_Out = UNITY_MATRIX_I_VP;

4.6 Scene（场景参数）

​ 1）Camera（相机参数）

​ Camera 节点用于获取相机的以下属性。

• Position：相机的坐标（世界空间），代码：_WorldSpaceCameraPos。
• Direction：相机的 forward 向量。
• Orthographic：如果摄像机是正交摄像机，则返回 1，否则返回 0，代码：unity_OrthoParams.w。
• Near Plane：*裁剪*面到相机的距离，代码：_ProjectionParams.y。
• Far Plane：远裁剪*面到相机的距离，代码：_ProjectionParams.z。
• Z Buffer Sign：使用反转的 Z 缓冲区时返回 -1，否则返回 1，代码：_ProjectionParams.x。
• Width：摄像机的宽度（如果是正交摄像机），unity_OrthoParams.x。
• Height：摄像机的高度（如果是正交摄像机），unity_OrthoParams.y。

​ 2）Fog（雾效参数）

​ Fog 节点用于获取 Color（雾效颜色）和 Density（裁剪空间深度处的雾效强度）。

void Fog(float3 Position, out float4 Color, out float Density) {
    SHADERGRAPH_FOG(Position, Color, Density);
}

​ 3）Object（对象参数）

​ Object 节点用于获取当前渲染对象在世界空间中的位置缩放。

float3 _Object_Position = SHADERGRAPH_OBJECT_POSITION;
float3 _Object_Scale = float3(
    length(float3(UNITY_MATRIX_M[0].x, UNITY_MATRIX_M[1].x, UNITY_MATRIX_M[2].x)),
    length(float3(UNITY_MATRIX_M[0].y, UNITY_MATRIX_M[1].y, UNITY_MATRIX_M[2].y)),
    length(float3(UNITY_MATRIX_M[0].z, UNITY_MATRIX_M[1].z, UNITY_MATRIX_M[2].z)));

​ 4）Scene Color（场景颜色）

​ Scene Color 节点用于获取 UV 处的颜色缓冲区的颜色值，uv 坐标可以通过 Screen Position 节点（Default 模式）获取。

void SceneColor(float4 UV, out float3 Out) {
    Out = SHADERGRAPH_SAMPLE_SCENE_COLOR(UV);
}

​ 说明：Scene Color 节点仅支持 URP 和 HDRP 管线，对于 Built-in 管线，节点返回 0；在URP 中，此节点返回 Camera Opaque Texture 的值，此纹理的内容仅适用于透明对象；将主节点的 Surface Type 属性设置为 Transparent 可以从此节点接收正确的值。

​ 5）Scene Depth（场景深度）

​ Scene Depth 节点用于获取 UV 处的深度缓冲区的深度值。

void SceneDepth_Raw(float4 UV, out float Out) {
    Out = SHADERGRAPH_SAMPLE_SCENE_DEPTH(UV);
}

​ 6）Screen（屏幕参数）

​ Screen 节点用于获取屏幕的宽度和高度参数。

float _Screen_Width = _ScreenParams.x;
float _Screen_Height = _ScreenParams.y;

4.7 Texture（纹理）

​ 1）Texture 2D Asset 和 Cubemap Asset

​ Texture 2D Asset 节点用于导入 Texture 2D 资源，Cubemap Asset 节点用于导入 Cubemap 资源。

​ 2）Sample Texture 2D 和 Sample Cubemap

​ Sample Texture 2D 节点用于对 Texture 2D 进行采样，Sample Cubemap 节点用于对 Cubemap 进行采样。

​ 3）Texel Size（Texture 2D 的宽高）

​ Texel Size 节点用于获取 Texture 2D 的宽度和高度。

float _TexelSize_Width = Texture_TexelSize.z;
float _TexelSize_Height = Texture_TexelSize.w;

​ 4）Split Texture Transform（Texture 2D 的缩放和偏移）

​ Split Texture Transform 节点用于 Texture 2D 的 Tiling（缩放）和 Offset（偏移）属性。

​ 5）Sampler State（采样器的状态配置）

​ Sampler State 节点用于配置采样器的状态。Filter 定义了采样的滤波模式，选项有：Linear、Point、Trilinear；Wrap 定义了采样的包裹模式，选项有：Repeat、Clamp、Mirror、MirrorOnce。

5 Math（数学）

​ Math 官方介绍详见→Math Nodes，其中引用 Shader 中的函数释义详见→Shader常量、变量、结构体、函数。

5.1 Basic（基础运算）

// 加法, Out=A+B
void Add(float4 A, float4 B, out float4 Out)
// 减法, Out=A-B
void Subtract(float4 A, float4 B, out float4 Out)
// 乘法
void Multiply(float4 A, float4 B, out float4 Out) // Out=A*B
void Multiply(float4 A, float4x4 B, out float4 Out) // Out=mul(A,B)
void Multiply(float4x4 A, float4x4 B, out float4x4 Out) // Out=mul(A,B)
// 除法, Out=A/B
void Divide(float4 A, float4 B, out float4 Out)
// 幂运算, Out=pow(A,B)
void Power(float4 A, float4 B, out float4 Out)
// *方根, Out=sqrt(In)
void SquareRoot(float4 In, out float4 Out)

5.2 Advanced（高级运算）

// 绝对值, Out=abs(In)
void Absolute(float4 In, out float4 Out)
// 取反, Out=-1*In
void Negate(float4 In, out float4 Out)
// 倒数
void Reciprocal(float4 In, out float4 Out) // Out=1.0/In
void Reciprocal_Fast(float4 In, out float4 Out) // Out=rcp(In)
// 取余, Out=fmod(A,B)
void Modulo(float4 A, float4 B, out float4 Out)
// 指数
void Exponential(float4 In, out float4 Out) // Out=exp(In)
void Exponential2(float4 In, out float4 Out) // Out=exp2(In)
// 对数
void Log(float4 In, out float4 Out) // Out=log(In)
void Log2(float4 In, out float4 Out) // Out=log2(In)
void Log10(float4 In, out float4 Out) // Out=log10(In)
// 反*方根
void ReciprocalSquareRoot(float4 In, out float4 Out) // Out=rsqrt(In)
// 模长, Out=length(In)
void Length(float4 In, out float Out)
// 归一化
void Normalize(float4 In, out float4 Out) // Out=normalize(In)
// 多色调分色显示, Out=floor(In/(1/Steps))*(1/Steps)
void Posterize(float4 In, float4 Steps, out float4 Out)

5.3 Trigonometry（三角函数运算）

// 角度转弧度, Out=radians(In)
void DegreesToRadians(float4 In, out float4 Out)
// 弧度转角度, Out=degrees(In)
void RadiansToDegrees(float4 In, out float4 Out)
// 正弦, Out=sin(In)
void Sine(float4 In, out float4 Out)
// 余弦, Out=cos(In)
void Cosine(float4 In, out float4 Out)
// 正切, Out=tan(In)
void Tangent(float4 In, out float4 Out)
// 反正弦, Out=asin(In)
void Arcsine(float4 In, out float4 Out)
// 反余弦, Out=acos(In)
void Arccosine(float4 In, out float4 Out)
// 反正切
void Arctangent(float4 In, out float4 Out) // Out=atan(In)
void Arctangent2(float4 A, float4 B, out float4 Out) // Out=atan2(A,B)
// 双曲正弦, Out=sinh(In)
void HyperbolicSine(float4 In, out float4 Out)
// 双曲余弦, Out=cosh(In)
void HyperbolicCosine(float4 In, out float4 Out)
// 双曲正切, Out=tanh(In)
void HyperbolicTangent(float4 In, out float4 Out)

5.4 Range（范围运算）

// 最大值, Out=max(A,B)
void Maximum(float4 A, float4 B, out float4 Out)
// 最小值, Out=min(A,B)
void Minimum(float4 A, float4 B, out float4 Out)
// 限界, Out=clamp(In,Min,Max)
void Clamp(float4 In, float4 Min, float4 Max, out float4 Out)
// 0-1限界, Out=saturate(In)
void Saturate(float4 In, out float4 Out)
// 取小数部分, Out=frac(In)
void Fraction(float4 In, out float4 Out)
// 1减, Out=1-In
void OneMinus(float4 In, out float4 Out)
// 重映射, Out=OutMinMax.x+(In-InMinMax.x)*(OutMinMax.y-OutMinMax.x)/(InMinMax.y-InMinMax.x)
void Remap(float4 In, float2 InMinMax, float2 OutMinMax, out float4 Out)
// 伪随机数生成器
void RandomRange(float2 Seed, float Min, float Max, out float Out) {
    float randomno = frac(sin(dot(Seed, float2(12.9898, 78.233)))*43758.5453);
    Out = lerp(Min, Max, randomno);
}

5.5 Round（取整运算）

// 正负符合, Out=sign(In)
void Sign(float4 In, out float4 Out)
// 取整数部分, Out=trunc(In)
void Truncate(float4 In, out float4 Out)
// 向上取整, Out=ceil(In)
void Ceiling(float4 In, out float4 Out)
// 向下取整, Out=floor(In)
void Floor(float4 In, out float4 Out)
// 四舍五入取整, Out=round(In)
void Round(float4 In, out float4 Out)
// 边界判断, Out=step(Edge,In), 即: In>=Edge时, 返回1, 否则返回0
void Step(float4 Edge, float4 In, out float4 Out)

5.6 Interpolation（插值运算）

// 插值, Out=lerp(A,B,T), 即: Out=(1-T)*A+T*B
void Lerp(float4 A, float4 B, float4 T, out float4 Out)
// 反插值, Out=(T-A)/(B-A)
void InverseLerp(float4 A, float4 B, float4 T, out float4 Out)
// *滑插值, Out=smoothstep(Edge1,Edge2,In), 即: k=saturate((In-Edge1)/(Edge2-Edge1)), Out=k*k*(3-2*k)
void Smoothstep(float4 Edge1, float4 Edge2, float4 In, out float4 Out)

5.7 Vector（向量运算）

// 两点间距离, Out=distance(A,B)
void Distance(float4 A, float4 B, out float Out)
// 向量点乘, Out=dot(A,B)
void DotProduct(float4 A, float4 B, out float Out)
// 向量叉乘, Out=cross(A,B)
void CrossProduct(float3 A, float3 B, out float3 Out)
// 向量投影, Out=B*dot(A,B)/dot(B, B)
void Projection(float4 A, float4 B, out float4 Out)
// 向量反射, Out=reflect(In,Normal), In和Normal不需要归一化
void Reflection(float4 In, float4 Normal, out float4 Out)
// 菲涅尔效应, Out=pow((1.0-saturate(dot(normalize(Normal),normalize(ViewDir)))),Power)
void FresnelEffect(float3 Normal, float3 ViewDir, float Power, out float Out)
// 绕轴旋转
void RotateAboutAxis(float3 In, float3 Axis, float Rotation, out float3 Out)
// 球形遮罩, Out =1-saturate((distance(Coords,Center)-Radius)/(1-Hardness)), 即: 球内返回1, 求外返回零
void SphereMask(float4 Coords, float4 Center, float Radius, float Hardness, out float4 Out)
// 坐标或向量空间变换, 可以进行Object、World、View、Tangent、Absolute World空间之间变换
void Transform(float4 In, out float4 Out)

5.8 Matrix（矩阵运算）

// 构建矩阵
void MatrixConstruction(float4 M0, float4 M1, float4 M2, float3 M3, out float4x4 Out4x4, out float3x3 Out3x3, out float2x2 Out2x2)
// 计算矩阵的秩, Out=determinant(In)
void MatrixDeterminant(float4x4 In, out float Out)
// 分离矩阵的行向量或列向量
void MatrixSplit(float4x4 In, out float4 M0, out float4 M1, out float4 M2, out float4 M3)
// 矩阵转置, Out=transpose(In)
void MatrixTranspose(float4x4 In, out float4x4 Out)

5.9 Derivative（导数运算）

// Out=ddx(In)
void DDX(float4 In, out float4 Out)
// Out=ddxy(In)
void DDXY(float4 In, out float4 Out)
// Out=ddy(In)
void DDY(float4 In, out float4 Out)

5.10 Wave（波运算）

// 锯齿波, Out=2*(In-floor(0.5 + In))
void SawtoothWave(float4 In, out float4 Out)
// 方波, Out=1.0-2.0*round(frac(In))
void SquareWave(float4 In, out float4 Out)
// 三角波, Out=2.0*abs(2*(In-floor(0.5+In)))-1.0
void TriangleWave(float4 In, out float4 Out)
// 带噪声的正弦波
void NoiseSineWave(float4 In, float2 MinMax, out float4 Out) {
    float sinIn = sin(In);
    float sinInOffset = sin(In + 1.0);
    float randomno =  frac(sin((sinIn - sinInOffset) * (12.9898 + 78.233))*43758.5453);
    float noise = lerp(MinMax.x, MinMax.y, randomno);
    Out = sinIn + noise;
}

6 Procedural（程序纹理）

​ Procedural 官方介绍详见→Procedural Nodes。

6.1 Checkerboard（棋盘纹理）

​ Checkerboard 节点用于用于绘制棋盘纹理，实现见→Checkerboard Node。

6.2 Noise（噪声纹理）

​ Noise 下面有 Gradient Noise（梯度噪声）、Simple Noise（简单噪声）、Voronoi（泰森多边形）。噪声纹理应用：选中物体消融特效、消融特效、流动雾效。

6.3 Shapes（形状纹理）

​ Shapes 下面有 Ellipse（椭圆）、Polygon（多边形）、Rectangle（矩形）、Rounded Polygon（圆角多边形）、Rounded Rectangle（圆角矩形）。

7 UV（UV 变换）

​ UV 官方介绍详见→UV Nodes。

​ 1）Flipbook（翻书 uv 变换）

​ Flipbook 节点用于做翻书动画，实现见→Flipbook Node，Width 和 Height 分别为水*和垂直区块的数量，Tile 为当前区块索引。

​ 2）Polar Coordinates（极坐标 uv 变换）

​ Polar Coordinates 节点用于将直角坐标系下的 uv 坐标转换为极坐标系下的坐标，实现见→Polar Coordinates。

​ 3）Radial Shear（径向剪切 uv 变换）

​ Radial Shear 节点用于模拟波的径向剪切变形效果，实现见→Radial Shear Node。

​ 4）Rotate（旋转 uv 变换）

​ Rotate 节点用于实现纹理旋转效果，实现见→Rotate Node。

​ 5）Spherize（球形变形 uv 变换）

​ Spherize 节点用于模拟鱼眼镜头的球形变形效果，实现见→Spherize。

​ 6）Tiling And Offset（缩放和偏移 uv 变换）

​ Tiling And Offset 节点用于缩放和偏移 uv 坐标。

void TilingAndOffset(float2 UV, float2 Tiling, float2 Offset, out float2 Out) {
    Out = UV * Tiling + Offset;
}

​ 7）Twirl（螺旋线 uv 变换）

​ Twirl 节点用于对 uv 坐标进行螺旋线变换，实现见→Twirl Node。

8 Utility（实用工具）

​ Utility 官方介绍详见→Utility Nodes。

8.1 Logic（逻辑判断）

// 与运算, Out=A&&B
void And(float A, float B, out float Out)
// 或运算, Out=A||B
void Or(float In, out float Out)
// 非运算, Out=!In
void Not(float In, out float Out)
// 全true, Out=all(In), 即: 如果In中每个分量都不为零则返回1, 否则返回0
void All(float4 In, out float Out)
// 存在一true, Out=any(In), 即: 如果In中存在一个分量不为零则返回1, 否则返回0
void Any(float4 In, out float Out)
// 全非判断, Out=!A&&!B
void Nand(float A, float B, out float Out)
// 无穷数判断, Out = isinf(In)
void IsInfinite(float In, out float Out)
// 未知数判断, Out=(In<0.0||In>0.0||In==0.0)?0:1
void IsNan(float In, out float Out)
// 分支, Out=Predicate?True:False
void Branch(float Predicate, float4 True, float4 False, out float4 Out)
// 比较A和B的大小, 运算符可以选择: Equal、Not Equal、Less、Less Or Equal、Greater、Greater Or Equal
void Comparison(float A, float B, out float Out)
// 如果当前渲染正面则返回1，如果渲染背面则返回0
void IsFrontFaceNode(out float Out)

8.2 Custom Function（自定义函数）

​ 自定义函数节点允许用户通过脚本自定义节点的运算逻辑，官方介绍见→Custom Function Node。

​ 4.4 4）节提过，Shader Graph 13.1.9（2022.1+）版本才开始出现 Main Light Direction 节点，如果用户想在低版本的 Shader Graph 中获取灯光方向，可以通过 Custom Function 实现。下面将通过 Custom Function 实现 Main Light Direction 节点的功能。Shader Graph简介 中基于自定义的 Main Light 实现了漫反射光照效果。

​ 创建 Custom Function 节点，选中后，在 Node Settings 中配置如下，SHADERGRAPH_PREVIEW 用来判断是否是预览窗口。

#if SHADERGRAPH_PREVIEW
    Direction = half3(0.5, 0.5, 0);
    Color = half4(1, 0, 0, 1);
#else
    Light light = GetMainLight();
    Direction = light.direction;
    Color = light.color;
#endif

​ 声明：本文转自【Unity3D】Shader Graph节点。