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1. 项目概述：为什么我们需要在Shader Graph里搞自定义光照？

如果你用Unity的URP管线做项目有一段时间了，大概率会遇到一个瓶颈：Shader Graph自带的那些光照节点，比如PBR Master或者Simple Lit，用起来是方便，但想实现一些“特别”的光照效果时，就感觉手脚被捆住了。比如，你想做一个风格化的角色，需要边缘光（Rim Light）的强度不仅受视角影响，还和角色当前的生命值挂钩；或者你想做一个科幻场景，让物体的高光反射带有扫描线动画；又或者，你想精确控制场景中每个点光源对某个特定材质的衰减方式。这些需求，用标准光照模型去调参数，往往事倍功半，甚至根本做不到。

这就是“自定义光照”（Custom Lighting）的价值所在。它把光照计算的“黑盒”打开，让你能亲手编写光照与材质表面交互的每一个步骤。而URP Shader Graph的Custom Lighting功能，则是把这个高级能力，用可视化的节点图方式呈现出来，大大降低了门槛。你不用从头去写一个完整的HLSL着色器，只需要在Shader Graph里，像搭积木一样，组合出你理想中的光照公式。

最近社区里讨论热度很高的“体积光”和“高亮”（Outline/Highlight）效果，其底层实现往往都绕不开对光照数据的精细操控。体积光需要处理光线在介质中的散射和衰减，高亮效果则需要独立于主光照之外，叠加一层特殊的边缘计算。这些，都是标准PBR流程难以优雅实现的，恰恰是Custom Lighting的用武之地。

所以，这篇指南的目标很明确：我们不只教你打开Custom Function节点写几行代码，而是要带你彻底理解URP Shader Graph自定义光照的整套工作流。从获取光源数据、编写光照模型函数，到处理阴影、环境光遮蔽（AO），最后整合成一个专业、高效且可复用的Shader Graph。无论你是想实现独特的艺术风格，还是解决特定的渲染技术难题，这套方法都能给你提供坚实的支撑。

2. 核心思路拆解：Shader Graph自定义光照的底层逻辑

在深入节点之前，我们必须先搞清楚Shader Graph的Custom Lighting和手写Shader的Custom Lighting在思路上有何异同。理解了这一点，你才能避免“照猫画虎”，真正灵活运用。

2.1 URP光照数据获取的“标准路径”

在手写URP着色器中，如Unity官方文档所示，我们通过#include "Lighting.hlsl"，然后调用GetMainLight()、GetAdditionalLight()等函数来获取光源数据。这些函数返回一个Light结构体，里面包含了方向、颜色、距离衰减、阴影衰减等关键信息。

在Shader Graph里，我们无法直接#include头文件，但Shader Graph的底层本身就是生成HLSL代码。因此，自定义光照的核心，就是通过一个“自定义函数”（Custom Function）节点，把我们想用的HLSL代码“注入”到Shader Graph生成的代码中去。

这个自定义函数节点，就是连接Shader Graph可视化界面与底层HLSL代码世界的桥梁。你需要告诉它：函数名是什么、输入参数有哪些、输出结果是什么，以及最重要的——函数体（即HLSL代码）的内容。

2.2 从“表面着色器”到“片元着色器”的思维转变

使用Shader Graph的PBR Master节点时，你是在一个“表面着色器”（Surface Shader）的简化抽象层里工作。你提供颜色、法线、金属度、光滑度等参数，引擎帮你完成复杂的BRDF计算。

而当你启用Custom Lighting时，你实际上接管了最终颜色输出的计算。PBR Master节点会退居二线，它提供的输入（如Base Color, Normal）依然可用，但最终的光照混合、颜色输出，将由你连接的Custom Lighting节点完全决定。

这要求你的思维要从“配置参数”转变为“编写算法”。你需要思考：对于当前这个像素（片元），所有光源对它贡献的总和应该如何计算？漫反射怎么算？高光怎么算？环境光怎么加？这些都需要你明确定义。

2.3 模块化设计：分离数据获取与光照计算

一个健壮的自定义光照实现，应该遵循模块化原则。我建议将其拆分为至少两个核心部分：

1. 光照数据获取模块：这是一个或多个Custom Function节点，专门负责调用URP的GetMainLight、GetAdditionalLightsCount、GetAdditionalLight等函数，将获取到的光源数据（方向、颜色、衰减）整理并输出给后续节点。这个模块通常比较固定，可以做成一个可复用的子图（Sub Graph）。

2. 光照模型计算模块：这是真正体现你创意的地方。它接收来自上一个模块的光源数据，以及来自材质属性的表面信息（颜色、法线、粗糙度等），然后根据你定义的数学模型（如Lambert, Phong, Blinn-Phong，或更风格化的公式）计算出最终的光照颜色。这个模块也可以做成子图，方便在不同材质间切换不同的光照模型。

这种分离使得你的Shader Graph结构清晰，调试方便。当光照效果不对时，你可以先检查数据获取模块输出的光源颜色和方向是否正确，再排查光照模型的计算逻辑。

3. 实战第一步：构建可复用的光照数据获取子图

理论说再多不如动手做。我们首先来创建一个最核心的部件：一个能获取主光源和所有额外点光源数据的子图。

3.1 创建Custom Function节点与定义接口

在Shader Graph中新建一个子图（Sub Graph），命名为“URP_LightingData”。在空白处右键，选择Create Node->Custom Function。

选中这个Custom Function节点，在Graph Inspector面板中进行关键配置：

• Name: 可以命名为GetMainLightData。
• Type： 选择String。这是最关键的一步，意味着我们将直接输入HLSL代码。
• Source： 在下方的大文本框中，粘贴我们的HLSL代码。这里我们先实现获取主光源：

void GetMainLightData_float(float3 WorldPos, out float3 Direction, out float3 Color, out float DistanceAtten, out float ShadowAtten) { #ifdef SHADERGRAPH_PREVIEW // 在Shader Graph预览窗口或未烘焙光照时，使用一个默认的顶光源 Direction = float3(0, 1, 0); Color = float3(1, 1, 1); DistanceAtten = 1.0; ShadowAtten = 1.0; #else // 包含URP光照库 #include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Lighting.hlsl" // 获取主光源 Light mainLight = GetMainLight(); Direction = mainLight.direction; Color = mainLight.color; DistanceAtten = mainLight.distanceAttenuation; ShadowAtten = mainLight.shadowAttenuation; #endif }

注意：这里有一个极其重要的技巧——使用#ifdef SHADERGRAPH_PREVIEW。Shader Graph的预览窗口（Preview）通常没有完整的光照环境，直接调用GetMainLight()可能会失败或返回错误数据，导致你的节点图在预览中一片黑。这个预处理指令判断是否在预览中，如果是，则返回一套默认的、可视化的光照数据，让你在编辑时就能看到大致效果。

• Inputs： 添加一个输入端口，类型Vector 3，名称WorldPos。这是片元的世界空间坐标，用于某些光照计算（虽然GetMainLight不需要，但为后续扩展预留）。
• Outputs： 添加四个输出端口：
  • Direction(Vector 3)
  • Color(Vector 3)
  • DistanceAtten(Float)
  • ShadowAtten(Float)

配置好后，这个节点就有了一个输入和四个输出。将其输出端口连接到子图的输出节点上，并命好名（如Main Light Direction）。现在，你就有了一个能在任何Shader Graph中调用的、安全可靠的主光源数据获取器。

3.2 扩展：获取所有额外光源并循环计算

只有一个主光源显然不够。我们需要处理场景中的多个点光源、聚光灯。这需要用到循环。在Shader Graph中实现循环，需要一点技巧。

我们再创建一个Custom Function节点，命名为CalculateAdditionalLights。

void CalculateAdditionalLights_float(float3 WorldPos, float3 WorldNormal, float3 BaseColor, out float3 TotalAddLight) { TotalAddLight = float3(0, 0, 0); #ifdef SHADERGRAPH_PREVIEW // 预览模式下，简单模拟一个点光源 float3 previewLightPos = float3(0, 2, 0); float3 lightDir = normalize(previewLightPos - WorldPos); float diff = max(dot(WorldNormal, lightDir), 0.0); TotalAddLight = BaseColor * diff * float3(0.5, 0.5, 0.8); // 给点蓝色调 #else #include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Lighting.hlsl" int pixelLightCount = GetAdditionalLightsCount(); for (int i = 0; i < pixelLightCount; ++i) { Light light = GetAdditionalLight(i, WorldPos); // 简单的兰伯特漫反射计算 float3 lightDir = light.direction; float diff = max(dot(WorldNormal, lightDir), 0.0); float3 diffuse = light.color * diff * light.distanceAttenuation * light.shadowAttenuation; TotalAddLight += diffuse; } #endif }

这个函数接收世界坐标、法线、基础颜色，遍历所有额外光源，为每个光源计算一个简单的漫反射贡献，并累加到TotalAddLight输出中。

实操心得：在Shader Graph的Custom Function里写循环是可行的，但要注意性能。GetAdditionalLightsCount()返回的是影响当前像素的光源数量，由URP的每像素光照（Per-Pixel Lighting）设置控制。在移动平台或性能敏感场景，务必在URP Asset中限制“Per Object Light”的数量，并避免在循环内进行过于复杂的计算。

3.3 整合成完整的照明子图

现在，我们有了获取主光源和额外光源的两个函数。在一个主Shader Graph中，你可以这样连接：

1. 使用Position节点的World输出，作为两个Custom Function的WorldPos输入。
2. 使用Normal节点的World输出，作为CalculateAdditionalLights的WorldNormal输入。
3. 将GetMainLightData输出的Color、Direction、ShadowAtten，与你想要的表面法线（通常是Normal Vector节点输出）一起，输入到你自己的光照模型计算节点（比如另一个Custom Function，实现Phong模型）。
4. 将CalculateAdditionalLights输出的TotalAddLight，与主光源的计算结果相加。
5. 最后，不要忘记加上环境光。可以使用Ambient节点，或者通过Custom Function调用SampleSH9函数来获取球谐光照数据。

这样，一个支持多光源、包含阴影衰减的基础光照框架就搭建好了。你可以将这个复杂的连线网络，再次封装成一个名为“StandardCustomLighting”的子图，输入法线、颜色等，直接输出最终光照颜色，极大提升复用性。

4. 实现专业级光照效果：从兰伯特到风格化

有了可靠的数据管道，我们就可以专注于光照模型本身了。这才是体现“专业级”和“自定义”的地方。

4.1 基础模型复现：兰伯特与布林-冯

首先，我们实现一个经典的兰伯特漫反射模型，作为验证。创建一个名为LambertLighting的Custom Function。

void LambertLighting_float(float3 LightColor, float3 LightDir, float3 Normal, out float3 Out) { float NdotL = max(dot(normalize(Normal), normalize(LightDir)), 0.0); Out = LightColor * NdotL; }

将主光源的Color、Direction和物体World Normal输入，输出就是兰伯特漫反射结果。简单，但足以验证整个链路是否通畅。

接下来，实现一个更常用的布林-冯高光模型。这需要视角方向。

void BlinnPhongLighting_float(float3 LightColor, float3 LightDir, float3 Normal, float3 ViewDir, float SpecularPower, float SpecularIntensity, out float3 DiffuseOut, out float3 SpecularOut) { // 漫反射 (Lambert) float NdotL = max(dot(normalize(Normal), normalize(LightDir)), 0.0); DiffuseOut = LightColor * NdotL; // 高光 (Blinn-Phong) float3 halfVec = normalize(normalize(LightDir) + normalize(ViewDir)); float NdotH = max(dot(normalize(Normal), halfVec), 0.0); SpecularOut = LightColor * pow(NdotH, SpecularPower) * SpecularIntensity; }

这里我们输出了漫反射和高光两个部分。在Shader Graph中，你可以用View Direction节点获得视角方向。SpecularPower控制高光点的大小（幂次越高，高光点越小越锐利），SpecularIntensity控制高光强度。

4.2 进阶效果：边缘光与菲涅尔效应

边缘光（Rim Light）是增强物体轮廓、营造氛围的利器。其核心是菲涅尔效应：视线与表面法线夹角越大（即看边缘时），效果越强。

void RimLight_float(float3 Normal, float3 ViewDir, float RimPower, float RimIntensity, out float Rim) { float fresnel = 1.0 - saturate(dot(normalize(Normal), normalize(ViewDir))); Rim = pow(fresnel, RimPower) * RimIntensity; }

将这个Rim因子乘以一个边缘光颜色，然后加到最终光照结果上。你可以用它来做卡通渲染的描边，或者科幻物体的能量外溢效果。

4.3 结合热词：实现“高亮”与“体积光”思路

• 高亮（Outline/Highlight）：一种常见的实现方式是基于法线或深度的屏幕后处理。但在自定义光照层面，我们可以实现一种“内发光”式的高亮。例如，在计算光照时，额外判断表面某属性（如一张遮罩贴图的R通道），如果超过阈值，则让该区域的自发光强度剧增，或者使用一个完全独立于主光照的、饱和度高且不受阴影影响的二次光照计算。这需要你在光照计算逻辑中加入分支判断。

• 体积光（Volumetric Light）：这在Shader Graph中通常通过后处理或粒子系统实现，但自定义光照可以辅助。例如，你可以让物体在特定视角和光照方向下，模拟光线穿过半透明介质的效果。这需要更复杂的光照模型，可能涉及对光源方向与视角方向的点积进行重映射，并叠加噪声纹理来模拟光线中的尘埃散射。你可以创建一个Custom Function，输入WorldPos,LightDir,ViewDir，输出一个Scatter因子，用来调制最终颜色或透明度，模拟光线在物体内部的散射。

5. 阴影与环境光遮蔽的集成

没有阴影的光照是没有灵魂的。在自定义光照中集成阴影，是迈向专业级的关键一步。

5.1 正确应用阴影衰减

幸运的是，我们在第一步获取光源数据时，GetMainLight和GetAdditionalLight返回的Light结构体里，已经包含了shadowAttenuation（阴影衰减）这个字段。它的值在0到1之间，0表示完全在阴影中，1表示完全被照亮。

因此，在你的光照计算中，无论是漫反射还是高光，在乘以光源颜色light.color之后，一定要再乘以light.shadowAttenuation。对于主光源，我们已经从GetMainLightData节点获取了这个值。对于额外光源，在循环体内，light.shadowAttenuation也是可用的。

// 在额外光源循环内 float3 diffuse = light.color * NdotL * light.distanceAttenuation * light.shadowAttenuation; // 注意这里乘了阴影衰减

注意事项：确保你的Shader Graph的Master节点设置中，Shadow Caster Pass是启用的。否则，物体无法投射阴影。同时，接受阴影需要物体材质包含正确的渲染标签（Tags）和深度写入，这些通常在创建URP Lit Shader Graph时已默认配置好，但如果你是从头创建Unlit Graph，则需要手动添加必要的Pass和设置。

5.2 集成屏幕空间环境光遮蔽

环境光遮蔽能极大地增强场景的立体感和真实感。URP提供了屏幕空间环境光遮蔽功能。要在自定义光照中使用它，我们需要获取当前像素的SSAO数据。

创建一个名为GetSSAO的Custom Function节点。

void GetSSAO_float(float2 ScreenUV, out float SSAO) { SSAO = 1.0; // 默认值 #ifndef SHADERGRAPH_PREVIEW #if defined(_SCREEN_SPACE_OCCLUSION) // 包含SSAO库 #include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/DeclareOcclusionTexture.hlsl" // 采样SSAO纹理 float2 uv = ScreenUV; #if UNITY_UV_STARTS_AT_TOP uv.y = 1 - uv.y; #endif SSAO = SampleAmbientOcclusion(uv); #endif #endif }

这个函数首先检查是否启用了_SCREEN_SPACE_OCCLUSION关键字（在URP Renderer Asset中启用SSAO后会自动定义）。然后，它采样SSAO纹理。ScreenUV输入需要是归一化的屏幕空间坐标（0到1），可以通过Screen Position节点的Normalized输出获得。

在最终光照计算中，将漫反射和环境光部分乘以这个SSAO因子。通常高光部分不受AO影响。

float3 finalColor = (diffuse + ambient) * ssaoFactor + specular;

6. 性能优化与常见问题排查

自定义光照功能强大，但滥用也会带来性能问题。以下是一些关键的优化点和排错技巧。

6.1 性能优化要点

1. 光源数量管理：这是最大的性能杀手。在URP Asset的Lighting设置中，严格控制Per Object Lights的数量。在Custom Function的循环中，GetAdditionalLightsCount()返回的就是这个值。对于移动端，建议设置为2-4个。
2. 分支与预览宏：充分利用#ifdef SHADERGRAPH_PREVIEW和#if defined(_SCREEN_SPACE_OCCLUSION)这类编译分支。预览代码要轻量，只在编辑器下编译；运行时功能只在对应功能启用时编译，避免不必要的计算和纹理采样。
3. 避免复杂计算在循环内：光照模型的计算应尽可能高效。如果模型复杂，考虑将其部分计算结果（如基于法线的某种映射）提前到循环外计算。
4. 使用子图复用：将光照数据获取、通用光照模型（如兰伯特）打包成子图。这不仅能保持主图整洁，Shader Graph在生成代码时也可能对重复使用的子图进行更好的优化。

6.2 常见问题排查表

6.3 调试技巧

当效果不符合预期时，不要盲目修改代码。学会使用Shader Graph的调试功能：

1. 分步输出：将复杂的Custom Function拆开。例如，先单独输出Light.Color，看颜色对不对；再输出NdotL，看漫反射因子范围是否在[0,1]；最后再输出最终结果。
2. 使用颜色可视化：将任何中间值（向量或标量）连接到Master节点的颜色输入上，可以直观地看到它的空间分布。这是调试Shader最强大的手段之一。
3. 检查生成的代码：在Shader Graph的Graph Inspector底部，点击“Show Generated Code”，可以查看最终生成的HLSL代码。检查你的Custom Function代码是否被正确插入，宏定义是否生效。这对于排查复杂的编译问题非常有用。

掌握URP Shader Graph的自定义光照，相当于为你打开了图形渲染的一扇新大门。它不再是简单的参数调节，而是真正的创作。从获取数据到设计模型，从集成阴影到优化性能，这套流程需要反复练习和调试。我个人的经验是，从一个最简单的、只有主光源的兰伯特模型开始，确保每一步都正确，然后再逐步添加额外光源、高光、特效和优化。每成功实现一个效果，你对光照和着色的理解就会加深一层。最终，你将能够游刃有余地用可视化工具，创造出独一无二的视觉风格，解决那些标准着色器无法应对的渲染挑战。