【URP】[投影Projector]解析与应用

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。

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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.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

参数配置要点：

• 投影角度：通过旋转控制投影方向
• 衰减控制：使用Falloff参数平滑边缘
• 混合模式：Alpha Blend/Multiply选择

当前URP项目推荐优先使用Decal Projector系统，其性能表现和视觉效果更优，特别是在需要大量动态贴花的场景中。传统Projector仍适用于需要实时阴影投影等特殊需求场景.

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