能量护盾（上）：深度交接高亮 - Unity URP Shader 实现与在线预览（案例 18.6）· URP 渲染实战

案例 18.6能量护盾（上）：深度交接高亮进阶

目标：一个半球形能量护盾罩在地面上，护盾与地面、与穿过它的物体相交的地方出现一圈亮线，就像能量场被“挤压”一样。

原理：比较两个深度

护盾是透明物体，它在 Transparent 队列里绘制。到那个时候，所有不透明物体都已经画完了，URP 会把它们的深度复制到 _CameraDepthTexture（需要 URP Asset 里开启 Depth Texture）。于是在护盾的每个像素上，我们知道两个距离：

场景深度：沿这个像素的视线，最近的不透明表面离相机多远——从 _CameraDepthTexture 采样再线性化；
护盾深度：护盾自身这个片元离相机多远——在顶点着色器里算出观察空间深度传下来。

两者之差 gap = 场景深度 − 护盾深度。gap 接近 0，说明护盾表面紧贴着某个不透明表面——这就是“相交处”。用 1 − saturate(gap / width) 就得到一条宽度为 width 米的交接遮罩。

图 18-11同一条视线上，护盾片元的深度与深度图里的场景深度之差。越靠近护盾与地面的交线，差值越小。

URP 14 里读取深度图

URP 提供了现成的头文件 DeclareDepthTexture.hlsl，摘录如下（URP 14 ShaderLibrary/DeclareDepthTexture.hlsl）：

TEXTURE2D_X_FLOAT(_CameraDepthTexture);
SAMPLER(sampler_CameraDepthTexture);

float SampleSceneDepth(float2 uv)
{
    return SAMPLE_TEXTURE2D_X(_CameraDepthTexture, sampler_CameraDepthTexture, UnityStereoTransformScreenSpaceTex(uv)).r;
}

它返回的是原始设备深度：非线性，并且在 Metal/D3D/Vulkan 等平台上是反转的（近处为 1，远处为 0，即 Reversed-Z，第 1 章）。要和“米”比较，必须用 LinearEyeDepth(raw, _ZBufferParams) 转成观察空间深度。屏幕 UV 用 GetNormalizedScreenSpaceUV(positionCS)——在片元着色器里，SV_POSITION 的 xy 是像素坐标，这个函数除以屏幕尺寸并处理了平台的 UV 翻转。

护盾自身的深度在顶点着色器里算：-TransformWorldToView(positionWS).z。观察空间是右手系，相机看向 −Z，所以取负。也可以用 Common.hlsl 里的重载 LinearEyeDepth(positionWS, UNITY_MATRIX_V)，结果相同（第 19 章就用了这个写法）。

Assets/Cookbook/Ch18/Shield.shader（节选：frag）

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half4 frag(Varyings i, FRONT_FACE_TYPE face : FRONT_FACE_SEMANTIC) : SV_Target
{
    float t = ShieldTime();
    half3 normalWS = normalize(i.normalWS) * IS_FRONT_VFACE(face, 1.0h, -1.0h);
    half3 viewWS = GetWorldSpaceNormalizeViewDir(i.positionWS);

    // 1) 深度交接：场景深度 - 自身深度 越小，说明越贴近别的物体表面
    float2 screenUV = GetNormalizedScreenSpaceUV(i.positionCS);
    float sceneEye = LinearEyeDepth(SampleSceneDepth(screenUV), _ZBufferParams);
    float gap = sceneEye - i.eyeDepth;
    half intersect = 1.0h - saturate(gap / max(_IntersectWidth, 1e-4h));
    intersect = intersect * intersect * _IntersectStrength;

    // 2) 菲涅尔轮廓（背面也算，球的内壁边缘同样会亮）
    half rim = FresnelRim(normalWS, viewWS, _RimPower);

    // 3) 六边形：球面 U 绕一圈（2πR），V 从南极到北极（πR），
    //    所以 V 方向只铺 U 的一半，格子才不被拉伸；_HexScale 取整数，U 的接缝处就能无缝衔接
    float2 hp = i.uv * float2(_HexScale, _HexScale * 0.5);
    float4 hex = HexGrid(hp);
    half edge = smoothstep(0.5 - _HexLine, 0.5, HexDist(hex.xy));
    // 每个格子一个随机相位，缓慢呼吸明暗
    half cellPulse = 0.5 + 0.5 * sin(t * 2.0 + Hash21(hex.zw) * 6.2831);
    half hexMask = (edge + cellPulse * 0.15h) * _HexStrength * i.poleFade;

    // 4) 受击：环经过的地方六边形整体点亮
    half hit = HitRing(i.positionWS);
    half hitHex = hit * (0.35h + edge) * _HitStrength;

    half back = IS_FRONT_VFACE(face, 1.0h, 0.45h);    // 内壁暗一些，前后有层次
    half intensity = (_BaseAlpha + rim + hexMask * (0.3h + rim)) * back + intersect + hitHex;
    return half4(_ShieldColor.rgb * intensity, 1);
}

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void main()
{
    float t = ShieldTime();
    vec3 N = normalize(normalWS) * (gl_FrontFacing ? 1.0 : -1.0);
    vec3 viewWS = GetWorldSpaceNormalizeViewDir(positionWS);

    // 1) 深度交接：场景深度 - 自身深度 越小，说明越贴近别的物体表面
    vec2 screenUV = GetNormalizedScreenSpaceUV(gl_FragCoord);
    float sceneEye = LinearEyeDepth(SampleSceneDepth(screenUV), _ZBufferParams);
    float gap = sceneEye - eyeDepth;
    float intersect = 1.0 - saturate(gap / max(_IntersectWidth, 1e-4));
    intersect = intersect * intersect * _IntersectStrength;

    // 2) 菲涅尔轮廓（背面也算，球的内壁边缘同样会亮）
    float rim = FresnelRim(N, viewWS, _RimPower);

    // 3) 六边形：球面 U 绕一圈（2πR），V 从南极到北极（πR），
    //    所以 V 方向只铺 U 的一半，格子才不被拉伸；_HexScale 取整数，U 的接缝处就能无缝衔接
    vec2 hp = uv * vec2(_HexScale, _HexScale * 0.5);
    vec4 hex = HexGrid(hp);
    float edge = smoothstep(0.5 - _HexLine, 0.5, HexDist(hex.xy));
    // 每个格子一个随机相位，缓慢呼吸明暗
    float cellPulse = 0.5 + 0.5 * sin(t * 2.0 + Hash21(hex.zw) * 6.2831);
    float hexMask = (edge + cellPulse * 0.15) * _HexStrength * poleFade;

    // 4) 受击：环经过的地方六边形整体点亮
    float hit = HitRing(positionWS);
    float hitHex = hit * (0.35 + edge) * _HitStrength;

    float back = gl_FrontFacing ? 1.0 : 0.45;    // 内壁暗一些，前后有层次
    float intensity = (_BaseAlpha + rim + hexMask * (0.3 + rim)) * back + intersect + hitHex;
    fragColor = vec4(_ShieldColor.rgb * intensity, 1.0);
}

**图 18-12**交接高亮。左：关闭；中：宽度 0.12 米，一条细亮线；右：宽度 0.6 米，交线处是一片较宽的光晕。注意左侧立方体穿过护盾的地方同样出现了交线。

常见坑

没有效果 / 全屏都亮：先确认 URP Asset（或相机）开启了 Depth Texture。没开时 _CameraDepthTexture 是一张默认贴图，交接遮罩会变成全 0 或全 1。
透明物体不参与：深度图只包含不透明物体（以及写深度的 Alpha Test 物体）。护盾和别的透明物体（比如另一个护盾、粒子）之间不会有交接线。
正交相机：LinearEyeDepth 按透视投影的公式线性化。正交相机的深度本来就是线性的，要用 LinearDepthToEyeDepth（URP 14 ShaderVariablesFunctions.hlsl），并根据 unity_OrthoParams.w 判断投影类型。
双面：本例 Cull Off，护盾的内壁也参与计算，所以从外面能透过前壁看到后壁与地面的交线。内壁亮度乘了 0.45，制造前后层次。

本案例出自《URP 渲染实战》第 18 章「溶解、全息与护盾」。在章节中阅读上下文 →

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