【URP】Unity[内置Shader]粒子简单光照ParticlesSimpleLit

【从UnityURP开始探索游戏渲染】专栏-直达

作用与原理

ParticlesSimpleLit是Unity URP(Universal Render Pipeline)中专门为粒子系统设计的简化光照着色器，主要用于实现高性能的粒子渲染效果。其核心原理是通过简化光照计算模型，牺牲部分物理准确性来换取更高的渲染效率，特别适合移动端或低端设备使用。

该着色器不计算物理正确性和能量守恒，而是采用一个简单的近似照明模型，这使得它在渲染时可以忽略复杂的物理计算。ParticlesSimpleLit主要包含三个关键部分：

Surface Options：控制材质的基本渲染方式，如颜色和光照模式
Surface Inputs：描述表面特性，如湿度、粗糙度等
Advanced选项：提供更底层的渲染设置如阴影和反射

发展历史

ParticlesSimpleLit随着URP的发展经历了多个版本迭代：

最初作为URP核心着色器之一引入，替代了传统Built-in渲染管线中的简单粒子着色器
在URP 7.x版本中进行了性能优化，特别针对移动平台
URP 12.0版本后增加了对Shader Graph的支持
最新版本(如URP 16.0.6)进一步优化了变体管理和GPU实例化支持

具体使用方法

基本应用示例

在Unity中使用ParticlesSimpleLit的步骤如下：

创建或选择粒子系统
在粒子系统的Renderer模块中指定材质
创建新材质或选择现有材质
在材质Inspector窗口的Shader下拉菜单中选择"Universal Render Pipeline > Particles > Simple Lit"

代码说明：这个C#脚本示例展示了如何通过代码动态为粒子系统应用ParticlesSimpleLit着色器。

ParticleSimpleLitExample.cs

csharp 复制代码

// 在代码中动态设置材质Shader的示例
using UnityEngine;

public class ParticleShaderSetter : MonoBehaviour
{
    public ParticleSystem particleSystem;

    void Start()
    {
        var renderer = particleSystem.GetComponent<ParticleSystemRenderer>();
        Material mat = new Material(Shader.Find("Universal Render Pipeline/Particles/Simple Lit"));
        renderer.material = mat;
    }
}
// 以下是Shader Graph的节点设置参考：
/*
1. 添加Texture2D节点作为Base Map输入
2. 添加Color节点作为Base Color输入
3. 添加Slider节点控制Specular(0-1范围)
4. 添加Slider节点控制Smoothness(0-1范围)
5. 连接这些节点到PBR Master的对应输入
6. 在PBR Master节点中禁用高级光照计算
*/

参数配置

ParticlesSimpleLit提供了多个可调参数：

‌Base Map‌：基础纹理，定义粒子外观
‌Base Color‌：基础颜色，与纹理相乘
‌Specular‌：控制高光强度
‌Smoothness‌：控制表面光滑度
‌Emission‌：控制自发光强度和颜色

Shader Graph中的应用

在Shader Graph中使用ParticlesSimpleLit需要以下步骤：

创建新的Shader Graph
在Graph Inspector中将"Target"设置为"Universal Render Pipeline"
使用"PBR Master"节点并调整设置以匹配SimpleLit特性
添加必要的纹理和参数输入

代码说明：这个伪代码描述了在Shader Graph中重建ParticlesSimpleLit基本功能所需的节点配置。

ParticleSimpleLitExample.cs

csharp 复制代码

// 在代码中动态设置材质Shader的示例
using UnityEngine;

public class ParticleShaderSetter : MonoBehaviour
{
    public ParticleSystem particleSystem;

    void Start()
    {
        var renderer = particleSystem.GetComponent<ParticleSystemRenderer>();
        Material mat = new Material(Shader.Find("Universal Render Pipeline/Particles/Simple Lit"));
        renderer.material = mat;
    }
}

// 以下是Shader Graph的节点设置参考：
/*
1. 添加Texture2D节点作为Base Map输入
2. 添加Color节点作为Base Color输入
3. 添加Slider节点控制Specular(0-1范围)
4. 添加Slider节点控制Smoothness(0-1范围)
5. 连接这些节点到PBR Master的对应输入
6. 在PBR Master节点中禁用高级光照计算
*/

高级应用示例

结合粒子系统的其他模块，如Lights模块和Trails模块，可以创建更复杂的效果。例如创建一个带有拖尾效果的火焰粒子：

启用粒子系统的Trails模块
使用ParticlesSimpleLit材质并设置适当的Emission值
调整Base Color为橙黄色渐变
根据需要启用Lights模块为部分粒子添加点光源效果

ParticlesSimpleLit因其高效的性能表现，特别适合需要大量粒子的场景，如魔法效果、烟雾、火焰等视觉效果

火焰与烟雾效果

通过调整Surface Type为Transparent并选择Additive混合模式，配合噪声纹理实现动态火焰形态。关键参数包括_Emission控制发光强度、_MainTex设置火焰贴图序列帧，同时需启用Color over Lifetime模块实现颜色渐变。具体实现步骤：

创建Particle System，材质选择Universal Render Pipeline > Particles > Simple Lit
在Surface Options中设置Blending Mode为Additive
通过脚本控制_Emission强度模拟燃烧波动

雨雪天气效果

采用Opaque表面类型提升性能，结合GPU实例化实现大面积粒子渲染。需配置_MainTex为雨滴/雪花贴图，使用_SoftParticlesNearFade控制粒子淡入距离，并通过Rotation over Lifetime模块添加随机旋转。典型参数：

_MainTex: 雨滴Alpha贴图 _SoftParticlesNearFade: 0.5 _RenderFace: Both

魔法粒子特效

利用Color Mode的Overlay选项实现材质与粒子颜色混合，配合_Cutoff参数制作闪烁效果。通过脚本动态修改_HitPos和_HitSize数组可实现受击时的波纹扩散。核心代码逻辑包括：

声明Shader属性：_HitPos("HitPos", Vector) = (0,0,0,0)
在片段着色器中计算距离衰减：float dist = distance(i.worldPos, _HitPos)

落叶/花瓣效果

需启用Alpha Clipping并设置合适阈值（通常0.3-0.5），结合粒子系统的Shape模块设置为Box发射器覆盖树木范围。通过Size over Lifetime实现下落过程中的尺寸变化，使用Texture Sheet Animation模块添加飘动动画。

受击闪白效果

复制ParticlesSimpleLit着色器后添加受击逻辑，通过Lerp函数混合原始颜色与白色，使用_SinTime控制恢复速度。关键实现参考受击闪白动画方案：

添加属性：_FlashAmount("Flash Amount", Range(0,1)) = 0
颜色混合：finalColor = lerp(originalColor, white, _FlashAmount)

所有效果均需在URP设置中开启Depth Texture和Opaque Texture选项以保证深度交互正常。对于复杂效果，建议结合Shader Graph进行原型设计后再转换为代码实现.

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