Shadow Mask 节点是 Unity URP Shader Graph 中一个重要的光照处理节点，专门用于获取烘焙后的 ShadowMask 信息。在实时渲染和烘焙光照结合的场景中，Shadow Mask 技术发挥着关键作用，它允许开发者在保持高性能的同时实现高质量的阴影效果。通过将静态阴影信息预计算并存储在纹理中，Shadow Mask 节点能够在运行时高效地应用这些预计算数据，为场景提供逼真的阴影交互。
Shadow Mask 节点的核心功能是输出一个包含四个灯光 shadowmask 信息的数据结构，每个通道分别对应不同灯光的阴影遮蔽数据。这种四通道的输出结构使得开发者能够同时处理多个光源的阴影信息，为复杂光照场景的渲染提供了便利。在 URP 渲染管线中，Shadow Mask 节点是实现高质量静态阴影的关键工具，特别适合需要平衡性能与视觉效果的项目。
描述
Shadow Mask 节点的主要作用是获取场景中烘焙后的 ShadowMask 信息。在 Unity 的光照烘焙系统中，静态物体的阴影信息可以被预计算并存储在特定的纹理中，这些纹理就是 ShadowMask。Shadow Mask 节点允许着色器在运行时访问这些预计算的阴影数据，从而实现高效的阴影渲染。
Shadow Mask 技术的核心优势在于其性能优化能力。通过将耗实的实时阴影计算转换为纹理采样操作，显著降低了 GPU 的计算负担。这对于移动设备或性能受限的平台尤为重要。Shadow Mask 节点输出的数据结构包含四个灯光的 shadowmask 信息，每个通道（R、G、B、A）分别对应一个特定灯光的阴影遮蔽数据。这种设计使得单个节点能够处理多个光源的阴影信息，提高了着色器的效率。
在实际应用中，Shadow Mask 节点通常与光照贴图（Lightmap）系统配合使用。当场景中的静态物体被标记为参与光照烘焙时，Unity 会生成包含阴影信息的 ShadowMask 纹理。Shader Graph 中的 Shadow Mask 节点通过采样这些纹理，为材质提供准确的阴影数据。这种机制确保了静态物体能够呈现出与动态物体相协调的阴影效果，同时保持渲染性能。
Shadow Mask 节点的一个重要特性是其输出的阴影数据是经过预计算的，这意味着阴影的质量和精度在烘焙阶段就已经确定。因此，在使用 Shadow Mask 节点时，开发者需要确保光照烘焙的质量设置能够满足项目的视觉需求。高质量的烘焙设置会产生更精确的阴影边缘和更自然的阴影过渡，而低质量的设置可能会导致阴影出现锯齿或模糊。
支持的渲染管线
- 通用渲染管线（Universal Render Pipeline）
高清渲染管线（High Definition Render Pipeline）不支持此节点。这是因为不同的渲染管线采用了不同的阴影处理架构和光照系统。URP 作为轻量级的渲染管线，其 Shadow Mask 实现更加注重性能和移动设备的兼容性，而 HDRP 则使用了更复杂的阴影系统，如屏幕空间阴影和光线追踪阴影，因此不需要传统的 Shadow Mask 节点。
URP 中的 Shadow Mask 节点是专门为该渲染管线的光照系统设计的，它与 URP 的光照烘焙流程紧密集成。开发者在使用此节点时，需要确保项目使用的是 URP 模板，并且光照设置正确配置了 ShadowMask 模式。如果项目从内置渲染管线或其他渲染管线迁移而来，可能需要重新配置光照设置才能正确使用 Shadow Mask 节点。
端口
Shadow Mask 节点包含两个主要端口：一个输入端口和一个输出端口。这些端口定义了节点与其他着色器节点的数据流，理解每个端口的功能对于正确使用 Shadow Mask 节点至关重要。
| 名称 | 方向 | 类型 | 绑定 | 描述 |
|---|---|---|---|---|
| Lightmap UV | 输入 | Vector 2 | 无 | 输入光照贴图的 UV 坐标 |
| Out | 输出 | Vector 4 | 无 | 输出包含四个灯光的 shadowmask 信息（RGBA 通道） |
Lightmap UV 输入端口
Lightmap UV 输入端口接收 Vector 2 类型的数据，表示光照贴图的 UV 坐标。这些坐标用于在 ShadowMask 纹理中进行采样，以获取对应位置的阴影信息。光照贴图 UV 通常由网格的第二个 UV 通道提供，这个通道专门用于光照贴图和 ShadowMask 的映射。
在使用 Lightmap UV 输入端口时，开发者需要注意以下几点：
- UV 坐标必须正确对应到光照贴图的空间。如果 UV 坐标不正确，可能会导致阴影采样位置错误，出现阴影错位或缺失的问题。
- 对于动态生成的或程序化创建的网格，需要确保其包含有效的第二套 UV 坐标，否则 Shadow Mask 节点将无法正常工作。
- 在某些情况下，开发者可能需要使用 UV 变换节点对光照贴图 UV 进行调整，以解决 UV 拉伸或扭曲问题。
Lightmap UV 输入端口的典型连接方式是从顶点着色器获取第二套 UV 坐标，或者使用特定的 UV 节点生成。在 Shader Graph 中，可以通过 Position 节点或 Sample Texture 2D 节点的 UV 输出来获取光照贴图 UV。
Out 输出端口
Out 输出端口产生 Vector 4 类型的数据，包含四个通道的 shadowmask 信息。每个通道对应一个特定灯光的阴影遮蔽数据：
- R 通道：通常对应场景中的第一个重要灯光的阴影信息
- G 通道：对应第二个重要灯光的阴影信息
- B 通道：对应第三个重要灯光的阴影信息
- A 通道：对应第四个重要灯光的阴影信息
输出的 shadowmask 数据表示对应位置受到各光源阴影影响的程度。数值为 1 表示完全不受阴影影响（完全照亮），数值为 0 表示完全处于阴影中，中间值则表示部分阴影状态。
在实际使用中，开发者需要了解场景中灯光的重要性排序，以正确解释各通道对应的光源。Unity 通常会根据灯光的强度和距离等因素自动确定灯光的重要性顺序。如果需要精确控制，可以在光照设置中进行调整。
注意事项
- 输出的数据结构包含四个灯光的 shadowmask，每个通道分别表示不同灯光的阴影信息（R、G、B、A 通道）。这意味着单个 Shadow Mask 节点最多可以处理四个光源的阴影数据。如果场景中包含超过四个光源，额外的光源可能不会包含在 ShadowMask 中，或者需要使用其他技术处理。
- 适用于光照烘焙后的场景，结合此节点的输出可有效优化阴影计算和渲染性能。Shadow Mask 节点依赖于正确完成的光照烘焙过程。在使用此节点前，需要确保场景已经进行了适当的光照烘焙，并且静态物体正确标记了参与 ShadowMask 生成。
- Shadow Mask 节点只处理静态阴影信息，对于动态物体的阴影，仍然需要实时阴影技术。这意味着在同一个场景中，可能需要结合使用 Shadow Mask 和实时阴影来实现完整的阴影效果。
- Shadow Mask 的质量直接受光照烘焙设置的影响。低质量的烘焙设置可能导致阴影边缘锯齿或精度不足，而高质量的设置则会产生更自然的阴影过渡。
- 在移动设备上使用 Shadow Mask 节点时，需要注意纹理采样次数和内存占用。过多的 ShadowMask 纹理可能会影响性能，因此需要合理规划场景的光照复杂度。
Shadow Mask 节点的实际应用
Shadow Mask 节点在游戏开发中有多种应用场景，理解这些应用场景有助于开发者更好地利用这一技术。
静态场景阴影渲染
在大型开放世界或复杂室内场景中，静态物体的阴影可以通过 Shadow Mask 节点高效渲染。与实时阴影相比，这种方法显著降低了性能开销，同时保持了高质量的阴影效果。通过将静态阴影预计算并存储在纹理中，GPU 只需进行简单的纹理采样操作，而不需要执行复杂的阴影计算。
在实际实现中，开发者可以将 Shadow Mask 节点的输出与主纹理颜色相乘，从而将阴影效果应用到材质上。这种技术特别适合地面、墙壁和其他静态环境元素的阴影渲染。
混合光照场景
在混合光照场景中，既有烘焙的静态光照，也有实时的动态光照，Shadow Mask 节点可以帮助统一这两种光照系统的阴影表现。通过将烘焙阴影与实时阴影结合，可以创建出既高效又视觉丰富的照明环境。
例如，在一个室内场景中，来自窗户的自然光可以通过光照烘焙处理为静态阴影，而角色手中的手电筒则可以产生实时阴影。Shadow Mask 节点负责处理静态阴影部分，而实时阴影则通过其他技术实现，两者结合创造出连贯的视觉体验。
性能优化
对于性能敏感的平台如移动设备或VR应用，Shadow Mask 节点是优化阴影渲染的重要工具。通过将昂贵的实时阴影计算转换为廉价的纹理采样，可以显著提高渲染性能，同时保持可接受的视觉质量。
在优化过程中，开发者需要注意 ShadowMask 纹理的分辨率和压缩设置。过高的分辨率会增加内存占用和带宽使用，而过低的分辨率则可能导致阴影质量下降。需要根据目标平台的性能和视觉要求找到合适的平衡点。
Shadow Mask 节点的配置与最佳实践
要充分发挥 Shadow Mask 节点的潜力，开发者需要了解其配置方法和最佳实践。
光照设置配置
在使用 Shadow Mask 节点前，需要在 Unity 的光照窗口中正确配置 ShadowMask 模式：
- 打开光照窗口（Window > Rendering > Lighting）
- 在光照设置中，找到 Shadowmask 模式选项
- 选择 Shadowmask 模式而非 Distance Shadowmask 或其他模式
- 设置合适的 Shadowmask 分辨率和其他烘焙参数
正确的光照设置是 Shadow Mask 节点正常工作的前提。如果设置不正确，可能会导致 ShadowMask 纹理无法生成或生成质量不佳。
材质和着色器配置
在 Shader Graph 中使用 Shadow Mask 节点时，需要确保材质的相关属性正确设置：
- 确保材质使用了支持光照贴图的着色器
- 检查材质的渲染队列和混合模式是否与 ShadowMask 技术兼容
- 对于透明或半透明材质，可能需要特殊的处理方式来正确混合阴影
性能考量
在使用 Shadow Mask 节点时，需要考虑以下性能因素：
- ShadowMask 纹理的内存占用：高分辨率的 ShadowMask 纹理会占用更多内存，需要根据目标平台的能力进行权衡
- 纹理采样开销：每个使用 Shadow Mask 节点的材质都会增加纹理采样操作，在性能受限的平台上需要控制使用数量
- 烘焙时间：高质量的 ShadowMask 烘焙需要较长的计算时间，在开发过程中需要平衡烘焙质量与迭代速度
调试和问题排查
当 Shadow Mask 节点不按预期工作时，可以采取以下调试步骤：
- 检查光照烘焙是否成功完成，查看控制台是否有相关错误或警告
- 使用帧调试器（Frame Debugger）检查 ShadowMask 纹理是否正确绑定和采样
- 验证网格的第二套 UV 坐标是否正确生成，没有重叠或扭曲
- 检查光照设置中的 Shadowmask 模式是否正确配置
通过系统性的调试，可以快速定位并解决 Shadow Mask 节点相关的问题，确保阴影效果正确呈现。
【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，🙏）
