自定义颜色节点（Custom Color Node）是Unity高清渲染管线（HDRP）中一个重要的着色器图形节点，专门用于访问HDRP分配的自定义通道颜色缓冲区。这个节点为着色器开发者提供了在渲染过程中读取和利用自定义颜色数据的能力，是实现复杂渲染效果的关键工具之一。
在HDRP渲染管线中，自定义颜色缓冲区是一种特殊的渲染目标，允许开发者在渲染过程中存储额外的颜色信息。这些信息可以在后续的渲染通道中被其他着色器读取和使用，从而实现各种高级渲染技术，如自定义光照计算、后期处理效果、材质属性传递等。
自定义颜色节点的核心功能是从自定义颜色缓冲区中采样数据。它接受UV坐标作为输入，返回对应屏幕位置的自定义颜色值。这使得开发者能够在着色器中访问之前渲染通道中存储的颜色信息，为创建复杂的多通道渲染效果提供了可能。
渲染管线兼容性
自定义颜色节点在不同渲染管线中的支持情况是开发者需要重点关注的内容。了解节点的兼容性有助于正确选择和使用该节点，避免在不支持的渲染管线中出现错误或意外行为。
| 节点 | 通用渲染管线 (URP) | 高清渲染管线 (HDRP) |
|---|---|---|
| Custom Color Node | 否 | 是 |
从兼容性表格可以清楚地看到，自定义颜色节点是HDRP特有的功能，在URP中不被支持。这一差异源于两个渲染管线的架构设计和功能定位不同。
HDRP作为Unity的高端渲染解决方案，专注于实现最高质量的图形效果，支持各种复杂的渲染技术。自定义颜色缓冲区是HDRP多通道渲染架构的重要组成部分，允许开发者在不同的渲染通道之间传递颜色数据。
相比之下，URP作为轻量级渲染管线，优先考虑性能和跨平台兼容性，因此没有实现自定义颜色缓冲区这样的高级功能。URP提供了更简化的渲染路径，减少了渲染通道的复杂性和资源消耗。
当在URP项目中使用自定义颜色节点时，Shader Graph会显示错误提示，并且节点不会产生任何有效输出。如果项目需要从URP迁移到HDRP，或者反之，开发者需要注意这一点，并相应调整着色器逻辑。
端口详解
自定义颜色节点包含两个主要端口：输入端口UV和输出端口Output。理解这些端口的功能和使用方法是正确使用该节点的关键。
UV输入端口
UV输入端口是自定义颜色节点的主要输入接口，用于指定从自定义颜色缓冲区采样的位置。
| 特性 | 描述 |
|---|---|
| 名称 | UV |
| 方向 | 输入 |
| 类型 | Vector 4 |
| 绑定 | 屏幕位置（Screen Position） |
| 描述 | 设置用于采样的标准化屏幕坐标 |
UV端口接受Vector 4类型的输入，但实际使用的通常是xy分量，对应屏幕空间的标准化坐标。标准化坐标意味着坐标值范围在[0,1]之间，其中(0,0)表示屏幕左下角，(1,1)表示屏幕右上角。
在实际使用中，UV输入通常连接到Screen Position节点的输出。Screen Position节点提供了当前像素在屏幕空间中的位置信息，可以以不同的坐标空间形式输出：
- 默认的屏幕空间坐标（中心为(0,0)，范围取决于分辨率）
- 标准化屏幕坐标（范围[0,1]）
- 原始屏幕坐标（像素坐标）
对于自定义颜色节点，最常用的是标准化屏幕坐标，因为它不受屏幕分辨率影响，能够确保在不同分辨率和宽高比下的一致行为。
除了直接使用屏幕位置，UV输入还可以经过变换处理，以实现特定的采样效果。例如，可以通过Tiling和Offset操作实现纹理的平铺和偏移，或者使用数学节点对UV坐标进行扭曲，创建特殊的视觉效果。
Output输出端口
Output输出端口是自定义颜色节点的主要输出接口，提供从自定义颜色缓冲区采样得到的颜色值。
| 特性 | 描述 |
|---|---|
| 名称 | Output |
| 方向 | 输出 |
| 类型 | Vector 4 |
| 绑定 | 无 |
| 描述 | 采样坐标位置的自定义通道颜色缓冲区中的值 |
Output端口输出Vector 4类型的值，对应RGBA颜色通道。在HDRP中，自定义颜色缓冲区通常使用HDR（高动态范围）格式存储颜色信息，这意味着颜色值可以超过[0,1]的范围，支持更亮的颜色和更丰富的光照细节。
输出颜色的具体含义和用途取决于自定义颜色缓冲区的写入内容。在HDRP中，自定义颜色缓冲区可以通过以下方式填充：
- 使用自定义渲染通道（Custom Pass）写入数据
- 在材质的着色器中直接写入自定义颜色缓冲区
- 通过HDRP的体积系统或后期处理效果写入
由于自定义颜色缓冲区可能包含各种类型的数据（不仅仅是颜色值），开发者在使用时需要了解数据的来源和格式。例如，自定义颜色缓冲区可能存储的是法线信息、深度值、材质属性或其他自定义数据，这时需要对采样结果进行适当的解码和处理。
使用场景与示例
自定义颜色节点在HDRP项目中有广泛的应用场景，特别是在需要多通道渲染和自定义后期处理效果的复杂项目中。
屏幕空间效果
自定义颜色节点常用于创建各种屏幕空间效果，通过在一个渲染通道中计算并存储数据，在后续通道中读取使用。
- 屏幕空间反射：在第一个通道中渲染场景并存储反射数据到自定义颜色缓冲区，在第二个通道中采样这些数据计算反射效果
- 高级雾效：存储每个像素的雾效参数，在后期处理中实现复杂的体积雾效果
- 自定义抗锯齿：存储几何边界信息，用于实现比MSAA更高级的自定义抗锯齿算法
材质特效
通过自定义颜色节点，可以实现需要访问屏幕空间数据的复杂材质效果。
- 湿表面效果：根据自定义颜色缓冲区中存储的湿度图，动态调整材质的反射率和光滑度
- 变形效果：使用自定义颜色缓冲区中的变形数据，扭曲材质表面创建热浪或水下扭曲效果
- 边缘光增强：结合自定义颜色缓冲区中的深度和法线信息，实现更精确的边缘光效果
数据传递与后处理
自定义颜色节点可以作为不同渲染元素之间的数据桥梁，实现复杂的渲染管线。
- 光照传递：将复杂的光照计算结果存储到自定义颜色缓冲区，供多个后期处理效果使用
- 蒙版与选择：存储对象ID或选择信息，实现点击选择、区域高亮等交互功能
- 自定义深度使用：存储非标准的深度信息，用于特殊的光照计算或雾效
配置与设置
在HDRP中使用自定义颜色节点前，需要正确配置渲染管线资产和自定义颜色缓冲区。
HDRP资源配置
确保HDRP资源中启用了自定义颜色缓冲区支持：
- 在Project窗口中选择HDRP资源
- 在Inspector中找到Frame Settings > Lighting
- 确保Custom Color选项已启用
- 根据需要设置自定义颜色缓冲区的格式和精度
自定义渲染通道设置
通过自定义渲染通道（Custom Pass）向自定义颜色缓冲区写入数据：
- 创建Custom Pass Volume或将Custom Pass组件添加到相机
- 选择适当的Custom Pass类型（如Draw Renderers）
- 在Custom Pass的设置中，指定目标颜色缓冲区为Custom Color
- 编写或选择用于写入自定义颜色缓冲区的着色器
着色器中的写入
在着色器中向自定义颜色缓冲区写入数据：
HLSL
// 在片元着色器中
void frag(v2f i, out float4 outColor : COLOR, out float4 customColor : CustomColor)
{
// 计算主颜色输出
outColor = CalculateMainColor(i);
// 计算并写入自定义颜色
customColor = CalculateCustomData(i);
}
性能考虑
使用自定义颜色节点时需要考虑性能影响，特别是在移动平台或性能敏感的场景中。
带宽与内存
自定义颜色缓冲区会增加显存占用和内存带宽使用：
- 评估是否需要全分辨率的自定义颜色缓冲区，考虑使用半分辨率或四分之一分辨率
- 选择合适的缓冲区格式，避免不必要的精度浪费
- 在不需要自定义颜色效果的相机上禁用相关功能
采样优化
优化自定义颜色缓冲区的采样操作：
- 避免在片元着色器中进行多次采样，考虑使用预计算或顶点着色器采样
- 使用适当的mipmap级别或使用采样器状态优化读取性能
- 考虑使用计算着色器进行批量处理，减少片元着色器的负担
平台差异
不同硬件平台对自定义颜色缓冲区的支持可能有所不同：
- 移动设备可能对渲染目标数量有限制
- 某些平台可能不支持特定的缓冲区格式
- 测试在不同设备上的性能和兼容性，准备回退方案
故障排除
在使用自定义颜色节点时可能遇到的常见问题及解决方法。
节点不工作
如果自定义颜色节点没有输出预期结果：
- 确认项目使用的是HDRP渲染管线，而不是URP或内置渲染管线
- 检查HDRP资源中是否启用了Custom Color功能
- 验证自定义颜色缓冲区是否已被正确写入数据
- 检查UV输入是否正确连接，确保采样位置正确
颜色值异常
如果采样得到的颜色值不符合预期：
- 确认自定义颜色缓冲区的数据格式与读取预期一致
- 检查写入自定义颜色缓冲区的着色器逻辑是否正确
- 验证颜色空间（Gamma/Linear）设置是否一致
- 使用Frame Debugger检查自定义颜色缓冲区的实际内容
性能问题
如果使用自定义颜色节点导致性能下降：
- 检查自定义颜色缓冲区的分辨率和格式是否必要
- 分析渲染管线，确认自定义颜色缓冲区是否被多次读写
- 考虑合并渲染通道，减少渲染目标切换
- 使用RenderDoc或类似工具分析GPU性能
进阶技巧
掌握基本用法后，可以尝试以下进阶技巧提升渲染效果和性能。
多缓冲区协同
结合多个自定义颜色缓冲区实现复杂效果：
- 使用不同的自定义颜色缓冲区存储不同类型的数据
- 通过组合多个缓冲区的数据创建复杂的材质响应
- 实现基于物理的渲染扩展，存储额外的光照信息
动态分辨率
根据性能需求动态调整自定义颜色缓冲区的分辨率：
- 在高速运动时使用低分辨率缓冲区
- 静态场景或重要时刻使用高分辨率
- 实现基于内容的自适应分辨率策略
自定义解码
对自定义颜色缓冲区中的数据进行特殊编码和解码：
- 将多个参数打包到单个颜色通道中
- 使用特殊的数据编码方案提高精度或范围
- 实现无损或有损的数据压缩，减少带宽使用
总结
自定义颜色节点是HDRP中一个强大而灵活的工具，为着色器开发者提供了访问自定义颜色缓冲区的能力。通过正确理解和使用这个节点，可以实现各种高级渲染效果，提升项目的视觉质量。
关键要点包括：
- 自定义颜色节点仅在HDRP中可用，URP不支持
- 节点通过UV输入指定采样位置，输出对应位置的颜色值
- 使用前需要正确配置HDRP资源和自定义颜色缓冲区
- 考虑性能影响，特别是在移动设备和低端硬件上
- 结合自定义渲染通道和后期处理可以实现复杂的效果
【Unity Shader Graph 使用与特效实现】专栏-直达 （欢迎点赞留言探讨，更多人加入进来能更加完善这个探索的过程，🙏）
