如何在Unity Shadergraph/HLSL中为任意几何体分布规则间距图案？

核心问题分析 #

直接取世界空间坐标frac生成点阵出现拉伸、变暗，本质是投影方向与表面法线不垂直；三平面投影的接缝瑕疵则源于平面过渡权重不平滑或坐标未对齐。

解决方案：基于表面法线的正交投影UV生成 #

方法原理 #

为每个表面生成垂直于其法线的2D投影坐标，确保图案在任意倾斜、曲面上都保持规则间距：

1. 以表面法线为Z轴，构建局部正交坐标系
2. 将世界空间顶点坐标投影到该坐标系的XY平面
3. 对投影后的坐标取frac，生成规整点阵

Shadergraph实现步骤 #

• 核心节点组合：
  • 读取World Position和World Normal节点
  • 用叉乘+正交化生成局部坐标系的X/Y轴：先取与法线不共线的参考向量（如float3(1,0,0)），和法线叉乘得到第一个正交向量，再用法线与该向量叉乘得到第二个正交向量，最后用Orthonormalize节点修正
  • 将World Position分别与两个正交向量点积，得到投影后的2D坐标
  • 对坐标取frac，用Distance节点计算到点阵中心的距离，结合Smoothstep生成平滑的点阵图案

HLSL代码实现（片段着色器） #

float3 worldPos = i.worldPos;
float3 worldNormal = normalize(i.worldNormal);

// 构建正交局部坐标系
float3 tangent = normalize(cross(worldNormal, float3(0,1,0)));
if (length(tangent) < 0.01) tangent = normalize(cross(worldNormal, float3(1,0,0)));
float3 bitangent = cross(worldNormal, tangent);

// 投影到局部XY平面
float2 uv = float2(dot(worldPos, tangent), dot(worldPos, bitangent));

// 生成规则点阵
float2 grid = frac(uv / _GridSpacing); // _GridSpacing为可调的点阵间距参数
float dist = distance(grid, float2(0.5, 0.5));
float dotPattern = smoothstep(_DotRadius + _Softness, _DotRadius, dist);

三平面投影接缝优化方案 #

若需处理复杂曲面，可优化三平面投影减少瑕疵：

• 采用平滑权重计算：基于法线与平面轴夹角余弦的n次方（n>1）分配权重，让平面过渡更自然
• 对齐采样坐标：确保三个平面的UV原点在世界空间中一致，避免接缝处图案错位

关键注意事项 #

• 所有几何体共用同一shader时，将_GridSpacing等参数设为全局可调节的材质参数
• 顶点密度不影响效果，计算基于世界空间坐标而非顶点数量
• 生成式图案可直接基于上述UV计算，图像纹理直接采样该UV即可

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Kit MacAllister