Unity 共享材质修改问题与 MaterialPropertyBlock 解决方案

一、问题背景

在 Unity 项目中，经常会遇到这样的情况：

多个物体使用同一个材质球，例如多个离心管、试剂瓶、液体、操作提示高亮区域都引用了同一个 Material。

如果在运行时直接修改这个材质：

csharp 复制代码

renderer.sharedMaterial.color = Color.red;

可能会发现一个问题：

text 复制代码

只想改当前物体的颜色，结果所有使用同一个材质球的物体都一起变色了。

这就是典型的共享材质修改问题。

二、为什么会出现共享材质问题

Unity 中的材质资源本质上是一个 Material 对象。

当多个 Renderer 引用同一个材质资源时，它们看到的是同一份材质数据：

text 复制代码

Material_A
├── Tube_01 Renderer
├── Tube_02 Renderer
├── Tube_03 Renderer
└── Bottle_01 Renderer

如果直接修改 Material_A 的颜色、透明度、贴图、浮点参数，那么所有引用它的物体都会受到影响。

这并不是 Unity 出错，而是共享资源本来就是这样工作的。

三、material 和 sharedMaterial 的区别

Unity 中常见的两个属性：

csharp 复制代码

renderer.material
renderer.sharedMaterial

它们看起来都能拿到材质，但含义不同。

1. sharedMaterial

sharedMaterial 指向项目资源中的共享材质。

修改它会影响所有引用这个材质的对象：

csharp 复制代码

// 修改共享材质，会影响所有使用该材质的 Renderer。
renderer.sharedMaterial.color = Color.red;

适合用在：

text 复制代码

编辑器工具统一调整材质
全局换肤
确实希望所有对象同步变化的场景

不适合用在：

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单个物体临时高亮
单个液体变色
单个器材透明度变化
运行时按对象区分显示状态

2. material

material 会在运行时为当前 Renderer 创建一份材质实例。

csharp 复制代码

// Unity 会为当前 Renderer 创建材质实例，避免直接修改共享材质。
renderer.material.color = Color.red;

这样可以避免影响其他物体，但也有代价：

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每个被修改的 Renderer 都可能生成一个新的 Material 实例。
实例多了以后，会增加内存占用。
材质实例变多，也可能影响渲染合批。

所以 renderer.material 虽然能解决"互相影响"的问题，但如果大量对象都这样改，就容易造成材质实例膨胀。

四、MaterialPropertyBlock 是什么

MaterialPropertyBlock 通常简称 MPB。

它的作用是：

text 复制代码

不复制材质本身，只给某一个 Renderer 提供一份单独的材质参数覆盖值。

可以理解成：

text 复制代码

共享材质：负责 Shader、贴图、基础配置
MPB：负责当前 Renderer 自己的颜色、透明度、数值参数

结构可以理解为：

text 复制代码

Material_A
├── Tube_01 Renderer + MPB(color = red)
├── Tube_02 Renderer + MPB(color = blue)
├── Tube_03 Renderer + MPB(color = green)
└── Bottle_01 Renderer + 无 MPB，使用材质默认值

材质仍然是同一个材质，但每个 Renderer 可以有自己的显示参数。

五、MPB 的基本原理

渲染时 Unity 会把材质参数传给 GPU。

普通材质修改是这样：

text 复制代码

修改 Material 数据
    ↓
所有引用这个 Material 的 Renderer 都使用新数据

MPB 是这样：

text 复制代码

Material 保持不变
    ↓
Renderer 上保存一份额外的属性覆盖表
    ↓
渲染这个 Renderer 时，Unity 把 MPB 中的属性覆盖到材质参数上
    ↓
只影响当前 Renderer 的最终显示

所以 MPB 解决问题的关键是：

text 复制代码

它改的是 Renderer 的渲染参数覆盖值，不是 Material 资源本身。

这也是它适合运行时单对象变色、透明、高亮的原因。

六、MPB 能解决什么问题

MPB 适合解决：

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同一个材质，不同物体显示不同颜色
同一个材质，不同物体透明度不同
选中某个物体时只高亮当前物体
液体材质共享，但每个容器中的液体颜色不同
大量对象需要按状态显示不同参数，但不想创建大量 Material 实例

MPB 不适合解决：

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不同对象需要完全不同的 Shader
不同对象需要不同的渲染队列 Render Queue
不同对象需要开关不同的 Shader Keyword
不同对象需要切换材质的混合模式、剔除模式、深度写入等渲染状态

这些内容属于材质或 Shader 变体级别，MPB 不能完全替代材质实例。

七、基础示例：用 MPB 修改单个物体颜色

下面示例用于修改单个 Renderer 的颜色，不影响其他共享材质对象。

csharp 复制代码

using UnityEngine;

/// <summary>
/// 使用 MaterialPropertyBlock 修改当前物体颜色。
/// 适用于多个物体共享同一个材质，但运行时需要单独控制当前物体颜色的情况。
/// </summary>
public class RendererColorByMPB : MonoBehaviour
{
    /// <summary>
    /// 当前物体用于显示的 Renderer。
    /// 如果不手动绑定，会在 Awake 中从当前节点自动获取。
    /// </summary>
    [SerializeField] private Renderer targetRenderer;

    /// <summary>
    /// 当前 Renderer 独立使用的材质属性块。
    /// 缓存下来可以避免每次修改颜色时重复 new 对象。
    /// </summary>
    private MaterialPropertyBlock propertyBlock;

    /// <summary>
    /// Shader 中颜色属性的 ID。
    /// 使用 PropertyToID 可以避免每次通过字符串查找属性。
    /// Built-in 标准材质常用 "_Color"，URP Lit 常用 "_BaseColor"。
    /// </summary>
    private static readonly int BaseColorId = Shader.PropertyToID("_BaseColor");

    /// <summary>
    /// 初始化 Renderer 和 MaterialPropertyBlock。
    /// </summary>
    private void Awake()
    {
        // 未在 Inspector 绑定时，默认使用当前物体上的 Renderer。
        if (targetRenderer == null)
        {
            targetRenderer = GetComponent<Renderer>();
        }

        // 每个控制脚本持有一份 MPB，后续重复使用。
        propertyBlock = new MaterialPropertyBlock();
    }

    /// <summary>
    /// 设置当前 Renderer 的显示颜色。
    /// 这里只修改当前 Renderer 的属性覆盖值，不修改共享材质资源。
    /// </summary>
    /// <param name="color">当前物体需要显示的颜色。</param>
    public void SetColor(Color color)
    {
        // 先读取当前 Renderer 已有的属性块，避免覆盖其他地方已经写入的 MPB 参数。
        targetRenderer.GetPropertyBlock(propertyBlock);

        // 写入颜色覆盖值，属性名必须和 Shader 中的颜色属性一致。
        propertyBlock.SetColor(BaseColorId, color);

        // 把修改后的属性块重新设置回 Renderer，当前 Renderer 下一次渲染时会使用这个覆盖值。
        targetRenderer.SetPropertyBlock(propertyBlock);
    }
}

注意：

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如果项目使用 Built-in Standard Shader，颜色属性可能是 "_Color"。
如果项目使用 URP Lit，颜色属性通常是 "_BaseColor"。
具体属性名要看 Shader。

八、同时兼容 _BaseColor 和 _Color 的写法

如果项目中材质来源不统一，可以同时写两个常见属性。

csharp 复制代码

using UnityEngine;

/// <summary>
/// 同时写入 URP 和 Built-in 常见颜色属性的 MPB 示例。
/// 适合项目中材质 Shader 不完全统一的情况。
/// </summary>
public class RendererColorCompatMPB : MonoBehaviour
{
    /// <summary>
    /// 需要单独控制颜色的 Renderer。
    /// </summary>
    [SerializeField] private Renderer targetRenderer;

    /// <summary>
    /// 当前 Renderer 的属性覆盖数据。
    /// </summary>
    private MaterialPropertyBlock propertyBlock;

    /// <summary>
    /// URP Lit 常见基础颜色属性。
    /// </summary>
    private static readonly int BaseColorId = Shader.PropertyToID("_BaseColor");

    /// <summary>
    /// Built-in Standard 常见颜色属性。
    /// </summary>
    private static readonly int ColorId = Shader.PropertyToID("_Color");

    /// <summary>
    /// 初始化组件引用和 MPB。
    /// </summary>
    private void Awake()
    {
        if (targetRenderer == null)
        {
            targetRenderer = GetComponent<Renderer>();
        }

        propertyBlock = new MaterialPropertyBlock();
    }

    /// <summary>
    /// 设置当前 Renderer 的颜色。
    /// 同时写入两个常见颜色属性，减少 Shader 差异导致颜色不生效的概率。
    /// </summary>
    /// <param name="color">当前 Renderer 的目标颜色。</param>
    public void SetColor(Color color)
    {
        targetRenderer.GetPropertyBlock(propertyBlock);

        // URP Lit 常用属性。
        propertyBlock.SetColor(BaseColorId, color);

        // Built-in Standard 常用属性。
        propertyBlock.SetColor(ColorId, color);

        targetRenderer.SetPropertyBlock(propertyBlock);
    }
}

这个写法比较稳，但最终还是建议明确项目使用的 Shader 属性名。

九、修改透明度示例

如果液体或高亮对象需要单独改变透明度，可以通过 MPB 修改颜色的 Alpha。

csharp 复制代码

using UnityEngine;

/// <summary>
/// 使用 MPB 控制当前 Renderer 的透明度。
/// 前提是材质本身的 Shader 和材质渲染模式支持透明显示。
/// </summary>
public class RendererAlphaByMPB : MonoBehaviour
{
    /// <summary>
    /// 需要控制透明度的 Renderer。
    /// </summary>
    [SerializeField] private Renderer targetRenderer;

    /// <summary>
    /// 当前 Renderer 的属性覆盖数据。
    /// </summary>
    private MaterialPropertyBlock propertyBlock;

    /// <summary>
    /// 当前颜色缓存。
    /// 改透明度时保留 RGB，只改变 Alpha。
    /// </summary>
    private Color currentColor = Color.white;

    /// <summary>
    /// URP Lit 常见颜色属性。
    /// </summary>
    private static readonly int BaseColorId = Shader.PropertyToID("_BaseColor");

    /// <summary>
    /// 初始化 Renderer 和 MPB。
    /// </summary>
    private void Awake()
    {
        if (targetRenderer == null)
        {
            targetRenderer = GetComponent<Renderer>();
        }

        propertyBlock = new MaterialPropertyBlock();
    }

    /// <summary>
    /// 设置当前 Renderer 的透明度。
    /// 这里只改颜色 Alpha，不改变材质的透明渲染模式。
    /// </summary>
    /// <param name="alpha">透明度，0 表示完全透明，1 表示完全不透明。</param>
    public void SetAlpha(float alpha)
    {
        // 限制 Alpha 范围，避免传入异常值导致显示结果不可控。
        currentColor.a = Mathf.Clamp01(alpha);

        targetRenderer.GetPropertyBlock(propertyBlock);
        propertyBlock.SetColor(BaseColorId, currentColor);
        targetRenderer.SetPropertyBlock(propertyBlock);
    }
}

注意：

text 复制代码

MPB 可以改 Alpha 数值，但不能把一个不透明材质自动变成透明材质。
如果材质本身没有开启透明混合，Alpha 改了也可能看不出透明效果。

透明显示通常还需要材质本身已经使用透明 Shader 或透明渲染模式。

十、多材质 Renderer 的 MPB 用法

一个 Renderer 可能有多个材质槽。

如果只想改第 0 个材质槽，可以使用带 materialIndex 的重载：

csharp 复制代码

/// <summary>
/// 修改 Renderer 指定材质槽的颜色。
/// 适用于一个模型有多个材质，只希望其中一个材质槽单独变色的情况。
/// </summary>
/// <param name="targetRenderer">目标 Renderer。</param>
/// <param name="materialIndex">材质槽索引，从 0 开始。</param>
/// <param name="color">目标颜色。</param>
private void SetSlotColor(Renderer targetRenderer, int materialIndex, Color color)
{
    // 为本次设置准备属性块。
    var block = new MaterialPropertyBlock();

    // 读取指定材质槽已有的属性覆盖值，避免覆盖其他参数。
    targetRenderer.GetPropertyBlock(block, materialIndex);

    // 写入指定材质槽的颜色覆盖。
    block.SetColor(Shader.PropertyToID("_BaseColor"), color);

    // 只把属性块应用到指定材质槽，不影响其他材质槽。
    targetRenderer.SetPropertyBlock(block, materialIndex);
}

如果不传 materialIndex，则属性块会应用到整个 Renderer。

十一、清除 MPB

如果想让对象恢复材质默认显示，可以清空属性块：

csharp 复制代码

/// <summary>
/// 清除当前 Renderer 上的 MPB 覆盖值。
/// 清除后，Renderer 会重新使用共享材质中的默认参数。
/// </summary>
/// <param name="targetRenderer">需要恢复默认材质显示的 Renderer。</param>
private void ClearPropertyBlock(Renderer targetRenderer)
{
    // 传入 null 表示移除 Renderer 上的属性覆盖。
    targetRenderer.SetPropertyBlock(null);
}

也可以只清空并重新设置：

csharp 复制代码

/// <summary>
/// 清空已有属性块内容，但保留 MPB 对象本身继续复用。
/// </summary>
private void ClearAndReuseBlock(Renderer targetRenderer, MaterialPropertyBlock propertyBlock)
{
    // 清除属性块内已经记录的所有覆盖参数。
    propertyBlock.Clear();

    // 将空属性块设置回 Renderer，使当前 Renderer 不再使用之前的覆盖值。
    targetRenderer.SetPropertyBlock(propertyBlock);
}

十二、MPB 和材质实例的对比

方案	是否影响共享材质	是否创建材质实例	适用场景
`sharedMaterial`	会	不创建	全局修改材质
`material`	不会	会	少量对象临时独立材质
`MaterialPropertyBlock`	不会	不创建材质实例	大量对象单独改颜色、透明度、数值参数

简单判断：

text 复制代码

想全局改：sharedMaterial
想少量对象完全独立材质：material
想大量对象只改 Shader 参数：MaterialPropertyBlock

十三、项目中的推荐使用方式

如果项目中是"液体材质共享，但每个容器液体颜色可能不同"，推荐：

text 复制代码

材质球保持共享
颜色、透明度、液面高度等按对象变化的参数用 MPB 设置
不要在运行时频繁 renderer.material
不要直接改 renderer.sharedMaterial

推荐封装成一个小组件，例如：

csharp 复制代码

using UnityEngine;

/// <summary>
/// 液体 Renderer 的显示参数控制器。
/// 使用 MPB 控制单个液体对象的颜色，避免修改共享液体材质导致所有液体一起变化。
/// </summary>
public class LiquidRenderPropertyController : MonoBehaviour
{
    /// <summary>
    /// 液体模型使用的 Renderer。
    /// </summary>
    [SerializeField] private Renderer liquidRenderer;

    /// <summary>
    /// 当前液体 Renderer 的属性覆盖块。
    /// </summary>
    private MaterialPropertyBlock propertyBlock;

    /// <summary>
    /// 液体颜色属性 ID。
    /// 具体名称需要和液体 Shader 中的颜色属性保持一致。
    /// </summary>
    private static readonly int LiquidColorId = Shader.PropertyToID("_BaseColor");

    /// <summary>
    /// 初始化 Renderer 和 MPB。
    /// </summary>
    private void Awake()
    {
        if (liquidRenderer == null)
        {
            liquidRenderer = GetComponent<Renderer>();
        }

        propertyBlock = new MaterialPropertyBlock();
    }

    /// <summary>
    /// 设置当前液体对象的显示颜色。
    /// 只影响当前 Renderer，不影响其他使用同一液体材质的对象。
    /// </summary>
    /// <param name="color">当前液体需要显示的颜色。</param>
    public void SetLiquidColor(Color color)
    {
        liquidRenderer.GetPropertyBlock(propertyBlock);
        propertyBlock.SetColor(LiquidColorId, color);
        liquidRenderer.SetPropertyBlock(propertyBlock);
    }
}

后续如果液体还有液面高度、浊度、发光强度等参数，也可以继续放到同一个 MPB 里：

csharp 复制代码

// 液面高度属性，用于按当前容器液体体积改变显示高度。
private static readonly int LiquidHeightId = Shader.PropertyToID("_LiquidHeight");

/// <summary>
/// 设置当前液体的液面高度参数。
/// 该参数只覆盖当前 Renderer，不修改共享材质。
/// </summary>
/// <param name="height">液面高度，具体取值范围由 Shader 约定。</param>
public void SetLiquidHeight(float height)
{
    liquidRenderer.GetPropertyBlock(propertyBlock);
    propertyBlock.SetFloat(LiquidHeightId, height);
    liquidRenderer.SetPropertyBlock(propertyBlock);
}

十四、使用 MPB 的注意事项

1. 属性名必须和 Shader 对上

MPB 设置的是 Shader 属性。

如果 Shader 中没有 _BaseColor，那么：

csharp 复制代码

propertyBlock.SetColor("_BaseColor", color);

不会产生预期效果。

需要确认 Shader 属性名。

2. SetPropertyBlock 之后才会生效

只调用 SetColor 不会自动应用到 Renderer。

必须调用：

csharp 复制代码

targetRenderer.SetPropertyBlock(propertyBlock);

3. 多处写 MPB 时要先 GetPropertyBlock

如果多个逻辑都在写同一个 Renderer 的 MPB，建议先读取已有属性块：

csharp 复制代码

targetRenderer.GetPropertyBlock(propertyBlock);

然后再追加修改。

否则可能把其他逻辑写入的参数覆盖掉。

4. 不要每帧频繁 new MaterialPropertyBlock

推荐缓存：

csharp 复制代码

private MaterialPropertyBlock propertyBlock;

在 Awake 中创建一次，后续反复使用。

5. MPB 不是材质状态切换工具

MPB 适合设置：

text 复制代码

Color
Float
Vector
Texture
Matrix

但不适合切换：

text 复制代码

Shader
Render Queue
Blend Mode
Cull Mode
ZWrite
Shader Keyword

这些仍然应该通过不同材质或材质实例处理。

十五、总结

共享材质修改问题的本质是：

text 复制代码

多个 Renderer 引用了同一个 Material，对 Material 的修改会被所有引用者看到。

解决方式有三种：

text 复制代码

sharedMaterial：改共享材质，所有对象一起变。
material：复制材质实例，当前对象单独变，但会增加材质实例。
MaterialPropertyBlock：不复制材质，只覆盖当前 Renderer 的 Shader 参数。

在运行时需要单独控制某个物体颜色、透明度、液体高度、高亮状态时，优先考虑 MPB。

一句话总结：

text 复制代码

MPB 不是在改材质，而是在给当前 Renderer 增加一份渲染参数覆盖表。
它既避免了共享材质互相影响，也避免了大量创建材质实例。