Unity Shader 屏幕空间 UVScreen Space UV 完全指南

用裁剪空间坐标除以 w 后重映射到 [0,1]，将屏幕纹理"投影"到任意几何体上------ 无需 UV 展开，轻松实现扫描线、水波纹与受击扭曲。

1原理：从裁剪空间到屏幕坐标

在 GPU 管线中，顶点着色器最终输出的是裁剪空间坐标 clipPos (x, y, z, w)。 GPU 在光栅化前会自动执行透视除法 ：将 xyz 各分量除以 w，得到范围在 [-1, 1] 的 NDC（标准化设备坐标）。屏幕空间 UV 就是在这一步之后，把 NDC 的 xy 重映射到 [0, 1] 的结果。

核心公式只有两行：

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// 顶点着色器中o.screenPos = ComputeScreenPos(clipPos);

// 片元着色器中float2 screenUV = i.screenPos.xy / i.screenPos.w;

ComputeScreenPos 是 URP 提供的工具函数，它在顶点阶段把 clipPos 转换为 透视正确 的屏幕坐标（尚未做透视除法），片元阶段再用 screenPos.xy / screenPos.w 完成透视除法，得到真正的 [0,1] UV。

为什么要分两步？ 在顶点阶段就除以 w 会破坏插值的透视正确性。把 screenPos.w（即原始 clipPos.w）随 varying 传到片元阶段，由 GPU 做透视校正插值后，再在片元中相除，结果才是正确的。

2URP 中获取屏幕空间 UV

URP 提供了一张 _CameraOpaqueTexture（需在 URP Asset 中开启 Opaque Texture ），以及深度纹理 _CameraDepthTexture。下面是完整的 URP Shader 模板，展示如何在不透明物体上读取屏幕颜色。

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Shader "Custom/URP_ScreenSpaceUV_Base"{    Properties    {        [HideInInspector] _MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}    }    SubShader    {        Tags { "RenderType"="Transparent" "Queue"="Transparent" "RenderPipeline"="UniversalPipeline" }

        Pass        {            HLSLPROGRAM            #pragma vertex   vert            #pragma fragment frag            #include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Core.hlsl"

            // URP 提供的屏幕颜色纹理（需在 URP Asset 中开启 Opaque Texture）            TEXTURE2D(_CameraOpaqueTexture);            SAMPLER(sampler_CameraOpaqueTexture);

            struct Attributes {                float4 positionOS : POSITION; };

            struct Varyings {                float4 positionCS : SV_POSITION;                float4 screenPos  : TEXCOORD0; };

            Varyings vert(Attributes IN) {                Varyings OUT;                OUT.positionCS = TransformObjectToHClip(IN.positionOS.xyz);                // 关键：在顶点阶段存储带 w 的屏幕坐标                OUT.screenPos = ComputeScreenPos(OUT.positionCS);                return OUT;            }

            half4 frag(Varyings IN) : SV_Target {                // 透视除法：得到真正的 [0,1] 屏幕 UV                float2 screenUV = IN.screenPos.xy / IN.screenPos.w;

                // 直接读取屏幕颜色                half4 sceneColor = SAMPLE_TEXTURE2D(_CameraOpaqueTexture, sampler_CameraOpaqueTexture, screenUV);                return sceneColor;            }            ENDHLSL        }    }}

URP Asset 配置检查： Project Settings → Graphics → URP Asset，确保 Opaque Texture 已勾选，否则 _CameraOpaqueTexture 采样结果为黑色。

Shader Graph 等价节点

如果你使用 Shader Graph，只需在片元中添加 Screen Position 节点（模式选 Default ），其输出的 xyzw 等价于 HLSL 中 ComputeScreenPos(clipPos) 的结果。再接一个 Scene Color 节点即可采样 Opaque 纹理。

3实战一 --- 扫描线（Scan Line）

扫描线效果让物体表面叠加一条沿 Y 轴滚动的亮带，常用于科幻 HUD、能量盾、传送特效。核心思路：对屏幕 UV 的 y 分量做正弦或取模运算，生成周期性条纹，再乘以遮罩颜色叠加到 BaseColor 上。

参数说明： _ScanDensity 控制条纹数量（越大越密）； _ScanSpeed 控制亮带滚动速度； _ScanBandWidth 控制亮带宽度（0.02~0.15 为宜）。

无需 UV 展开的优势

由于 screenUV 完全由屏幕坐标决定，哪怕是一个没有任何展开 UV 的胶囊体或程序化网格，扫描线也能正确覆盖整个表面，且条纹始终平行于屏幕水平线，不会随物体旋转而倾斜。

4实战二 --- 全屏水波纹（Screen Ripple）

全屏水波纹常用于水面、镜面折射或技能特效。做法是用正弦波对 screenUV 做偏移采样 ：把原始 UV 加上一个随时间变化的正弦偏移量，再去采样 _CameraOpaqueTexture，就得到扭曲的背景投影。

双轴叠加： 将 x 和 y 方向分别用不同频率和相位的正弦波偏移，可以得到更自然的"随机"水波效果，而非规整条纹。

与透明渲染队列配合

水波纹 Shader 需要读取 Opaque 纹理，因此 Render Queue 必须设为 Transparent (3000) 或更靠后，确保场景中不透明物体已经渲染完成并写入了 _CameraOpaqueTexture。

5实战三 --- 角色受击屏幕扭曲（Hit Distortion）

受击扭曲是一种全屏后处理风格效果：当角色受到攻击时，屏幕画面短暂发生径向扭曲（以角色为中心向外扩散波纹）。做法是在一个铺满屏幕的 Quad 上，根据距"冲击中心"的距离，对 screenUV 施加径向偏移。

6常见问题与注意事项

问题现象	原因	解决方案
采样结果全黑	URP Asset 未开启 Opaque Texture	Project Settings → URP Asset → 勾选 Opaque Texture
Y 轴上下颠倒	不同平台 UV 原点不同（DX vs GL）	使用 `_ProjectionParams.x`：若 < 0 则翻转 y 轴
扭曲效果在边缘拉伸	径向偏移未做边缘衰减	乘以 `1 - saturate(dist / _Radius)` 衰减因子
在移动端帧率下降	全屏采样带宽开销高	降低效果分辨率，或限制触发频率（节流 throttle）
VR 双眼错位	屏幕空间 UV 在单目渲染下各自独立	使用 `unity_StereoEyeIndex` 区分左右眼做偏移修正