贴花效果，就和名字的直接意思类似，把一张图贴到另一个物体上显示，经常被用于表现一些重复出现的图案，比如弹孔，涂鸦，污渍等。效果图：

常规贴花实现

Unity官方提供了一个工程，这个工程主要是用来说明CommandBuffer是怎么使用的，其中有贴花的一些展示，主要是用CommandBuffer在Deferred渲染路径下实现贴花效果。使用CommandBuffer是因为需要把BuiltinRenderTextureType.GBuffer2中存储的法线信息传给Shader，而这次测试主要为了验证原理，不使用法线信息，所以可以不用CommandBuffer（即使使用法线信息也可以在Shader中通过_CameraDepthNormalsTexture结合DecodeDepthNormal方法来获取到法线信息）。原工程通过 cam.AddCommandBuffer (CameraEvent.BeforeLighting, buf); 这句实现把CommandBuffer插入到延迟渲染的光照计算Pass前面，也可以去掉不用。所以原工程的C#代码基本可以不使用，在Forward渲染路径下，完全在Shader中实现贴花效果。之前看文档说如果Shader中使用深度图的话需要在C#代码中设置相机的depthTextureMode，即 mainCam.depthTextureMode = DepthTextureMode.Depth;，但是我试了下不写这行代码在Shader中也可以正常使用深度图，有知道原因的同学可以告诉我下哈。

贴花效果的原理是建立一个立方体物体作为贴花物体（也有使用球体的），在贴花物体和被贴花的物体相交的XZ平面计算UV，显示贴花图案。具体的逻辑如下：

1. 在顶点着色器中记录顶点在视空间的坐标（即相机到该点的方向向量，因为相机在视空间的原点）

2. 在片元着色器中根据远裁切平面的距离（_ProjectionParams.z）和深度值重建片元在视空间的坐标

3. 再根据unity_CameraToWorld和unity_WorldToObject矩阵计算出片元在模型空间的坐标

4. 把模型空间坐标的xz分量映射到 [0,1] 区间，作为UV去读取贴花图案

代码截图：

代码中需要注意的一些地方：

1.计算视空间方向时要乘以 float3(-1,-1,1)，这一点没有想明白，试了其他值效果不对

2. i.ray = i.ray * (_ProjectionParams.z / i.ray.z); 是为了求在当前ray方向上延伸到摄像机远平面位置的向量，这张图能清晰地说明问题，图片出自 这篇文章

3. o.screenUV = ComputeScreenPos (o.pos); 计算结果的xy分量到片元着色器中需要除以w分量才能使用，除以w后xy分量在[0,1]区间，用来作为UV去读取_CameraDepthTexture。为什么在frag除以w可以参考 文章

4. clip (float3(0.5,0.5,0.5) - abs(opos.xyz)) 的意思是剔除在物体外的片元，opos为转换到模型空间下的坐标，该模型是一个立方体，其模型空间坐标范围是 [-0.5, 0.5]。

5. depth = Linear01Depth (depth); 是为了得到线性的深度值，为了 float4 vpos = float4(i.ray * depth,1) 计算时能够得到正确的向量。SAMPLE_DEPTH_TEXTURE 方法取得的深度值是非线性的。参考文章。

6. float2 texUV = opos.xz + 0.5; 把坐标映射到 [0, 1] 区间，这里使用xz坐标，因为贴花要显示在xz平面上。

效果图：

考虑y方向偏移的贴花

在摆弄贴花物体时发现在拐角和边缘处显示效果不对，出现图片边缘被clamp的效果，如图：

原因在于在计算纹理坐标时 （float2 texUV = opos.xz + 0.5;）没有考虑y方向的变化，导致在边缘处的片元xz坐标都一样，和clamp对纹理坐标的处理一样。这种情况可以通过把贴花旋转一定的角度来消除，像这样（x轴旋转了-50度）：

也可以通过使用法线图来确定模型空间坐标在y方向上的偏差，使这部分偏差参与到UV的计算中，主要步骤有：

1. 求出视空间的深度值和法线（通过_CameraDepthNormalsTexture属性和DecodeDepthNormal方法）

2. 把法线转换到模型空间

3. 把模型空间法线和模型空间Up方向（float3(0,1,0)）点乘，求出垂直方向上的偏移程度，

4. 把偏移程度加入到UV的计算中

Shader代码：

C#中需要加上 mainCam.depthTextureMode = DepthTextureMode.DepthNormals;， 这样可以在Shader中使用 _CameraDepthNormalsTexture 属性，结合 DecodeDepthNormal 方法可以获取到视空间中的深度值和法线。官方文档。

效果图：

效果图中Scene窗口部分的贴花看起来很扭曲，非常不对，Game窗口的部分变化不大，但是也能看到有一些锯齿存在，关于这个问题我查了一些文章，大概猜测是深度值精度问题导致，_CameraDepthNormalsTexture 中的RG通道用来存储法线信息（16位），BA通道用来存储深度值（16位），而 _CameraDepthTexture 中32位都用来存储深度，所以通过 _CameraDepthTexture 读取的深度值比通过 _CameraDepthNormalsTexture 读取的精确度更高。

但是y方向偏移的方法也有一些问题，比如要通过贴花物体的y坐标来控制垂直部分纹理显示的多少，还有在计算decalUV时要考虑到X和Z两个方向坐标对y偏移的计算，上述例子的代码中为了简便只给Z方向上考虑了Y的偏移，可以在Shader中设置一个Enum，在场景同学摆放贴花时根据摆放位置来控制具体在哪个方向上考虑Y偏移，那么这样一来其实也可以直接用第一种常规方式来实现，反正都需要人工干预，而且第一种方式还少进行了一次矩阵乘法和点乘。

HDRP中的贴花效果

原本在默认管线中工作正常的Shader在导入到使用了HDRP的工程中后效果变的很错乱，大概是这样：

直观感觉应该是深度值的原因导致重建世界坐标时出现了错误，在用Frame Debug查看具体的渲染过程后发现深度图是这样的：

在HDRP中深度图的存储有点类似于一个mipmap的图集，里面存储了不同分辨率的多张深度图，所以使用 SAMPLE_DEPTH_TEXTURE 方法去获取深度值时得到的数据是错误的。那么现在面对问题就变成了 “如何在HDRP中正确的获得深度值”。这个 提问 里也遇到了同样的问题，回答中的解决方案是使用 ShaderVariables.hlsl 文件中的 SampleCameraDepth 方法，于是我就按照这个方法去做了，在Shader中引用了这个hlsl文件：

在frag中增加了 float depth = SampleCameraDepth(uv);，然后出现报错：

把pass中的CGPROGRAM 和 ENDCG 替换成 HLSLPROGRAM 和 ENDHLSL，报错变成了：

按照报错提示又修改了UnityShaderUtilities.cginc文件中的宏，这次又报错：

连 fixed4 类型都要未识别了？？到此我觉着应该是走错了方向，如何在HLSLPROGRAM和ENDHLSL中正确的写代码可能是另一个话题了。而在Shader中如何使用.hlsl文件中的方法，或者更具体的在HDRP中怎么获取深度值，还需要再继续研究下，目前搜了一大堆文章和网页并没有确切的答案。既然使用自己编写的Shader实现贴花这条路卡住了，那么现在应该换一种方式，即使用Unity HDRP中自带的贴花组件，Decal Projector Component。

HDRP自带的贴花组件

HDRP中新增的贴花组件让贴花效果的实现变的非常方便，新建一个空物体，然后把 Decal Projector Component 组件添加到物体上，指定上贴花图案就可以显示出贴花，还可以使用法线图使贴花产生凹凸感，使用遮罩图用来控制法线生效的区域。

DBufferRender

在Frame Debug中查看渲染过程，发现Decal的渲染在 DBufferRender 中进行，最终显示到屏幕上的每个Decal都会对应在 DBufferRender 对应一个 Draw Mesh 事件，其使用的Shader是 HDRenderPipeline/Decal，使用的pass是 DBufferProjector_S。

该pass也用到了_CameraDepthTexture，为了搞清楚这个Shader是怎么成功获取深度值的，我查看了 HDRenderPipeline/Decal 的代码，在跳转了一系列文件后终于找到了对应的vert 和 frag方法，都在 ShaderPassDBuffer.hlsl 文件中。

可以看到虽然使用的方法和一些宏变了，但是大致思路还是一样的，也是根据深度值还原世界坐标，再到模型空间坐标（这个方法里叫Decal Space，用 positionDS变量表示）。

float depth = LOAD_TEXTURE2D(_CameraDepthTexture, input.positionSS.xy).x; 这句话是用来获取深度值的，终于看到了在HLSL中获取深度的方法了，但是很遗憾我在自定义的Shader中使用这行代码时又发生了一系列目前还不能解决的报错，我的感觉是使用HLSL文件和常见的cginc文件的差异还是很大的，并不像想象的那么无缝衔接。

DBuffer Normal

在 DBufferRender 事件后面是 DBuffer Normal，其中只有一个 Draw Procedural 子事件，使用的Shader是 Hidden/HDRenderPipeline/Material/Decal/DecalNormalBuffer，同样的，查看Shader源码。

这个Shader文件还是比较友好的，少量的几个#include文件，vert和frag方法也都在当前文件里，而不是跳转到其他的包含文件中，vert方法中不是常规的 UnityObjectToClipPos 操作，而是获取 全屏三角形的顶点位置和纹理坐标，感觉像是一个屏幕后处理类似的操作，但是全屏的话不应该是两个三角形4个顶点吗，在Frame Debug中查看是3个顶点，这就有点搞不懂了。

frag中主要操作是：

1. 从GBuffer中获取法线信息

2. 把GBuffer的法线和贴花组件中指定的法线图的法线叠加一下，这样贴花的法线就可以影响物体表面的表现了

3. 最后把修改后的法线再Encode到GBuffer中

总结：

1. 在使用默认渲染管线的工程中，可以使用自定义的Shader来实现贴花。

2. 在使用HDRP的工程中使用HDRP自带的 Decal Projector Component。以后如果研究明白了正确获取深度值的方法后可以尝试使用自定义Shader。

3. 目前关于DBuffer相关的资料很少，基本没有查到什么可用的信息，建议可以通过查看SRP的源码，包括CoreRP，LWRP，HDRP中的C#代码，Shader文件以及HLSL文件，源码地址。

4. 鉴于贴花在物体拐角和边缘处表现的不是很好，建议的使用方式是在离线时布置好贴花的位置旋转和缩放，这样可以根据不同物体的旋转缩放等条件来调整贴花物体，来达到良好的表现。尽量避免在运行时动态生成，或者只在有限的场景条件里动态生成，比如平地，墙面之类，以减少不确定性以及避免出现预期以外的奇怪效果。

参考链接：

https://blog.csdn.net/NotMz/article/details/78712346

https://forum.unity.com/threads/camera-depth-texture-sampling-with-2018-3-and-hdrp-4-x-mip-map-issue.594160/

https://forum.unity.com/threads/decodedepthnormal-linear01depth-lineareyedepth-explanations.608452/

https://forum.unity.com/threads/hdrp-how-to-render-anything-custom.592093/

https://docs.unity3d.com/Manual/SL-CameraDepthTexture.html

https://docs.unity3d.com/Manual/SL-DepthTextures.html

https://docs.unity3d.com/Manual/SL-DepthTextures.html

https://github.com/Unity-Technologies/ScriptableRenderPipeline

https://forum.unity.com/threads/accessing-depth-rendertexture-in-hdrp-and-pass-it-to-compute-shaders.539003/

https://docs.unity3d.com/Manual/SL-ShaderPrograms.html