【URP】什么是[深度偏移]（Slope Scale Depth Bias）
【从UnityURP开始探索游戏渲染】专栏-直达深度偏移（Slope Scale Depth Bias）的作用
[*]几何体表面因浮点精度限制导致的深度冲突（Z-fighting）
[*]解决 Z-fighting 问题，调整片元深度值。
[*]阴影贴图中的深度精度问题
[*]透明物体渲染时的深度排序问题
[*]细小几何体（如电线、毛发）的渲染稳定性
深度冲突（Z-fighting）
[*]是当两个或多个几何表面在深度缓冲中具有极其接近的深度值时，GPU 无法可靠判断渲染顺序导致的视觉瑕疵，表现为表面像素闪烁或随机交替显示。这是由于透视投影下非线性深度分布及有限的深度缓冲精度（通常 24 位）所致，尤其远距离平面精度更差
[*]深度偏移（Slope Scale Depth Bias）是图形渲染中用于解决深度冲突（Z-fighting）问题的重要技术。在Unity URP中，它通过调整像素的深度值来避免几何体表面之间的深度测试冲突.
深度偏移（Slope Scale Depth Bias）解决原理
通过动态调整顶点深度值，人为制造深度间隙避免冲突。其核心参数组合为：
Units
[*]固定深度偏移量（常量），对所有表面施加相同偏移
Factor
[*]基于表面斜率的动态偏移量（变量），计算公式为：
[*]动态偏移量 = Factor × max(|∂z/∂x|, |∂z/∂y|)
[*]倾斜表面（如斜坡、墙壁）斜率大，自动获得更大偏移
[*]平坦表面偏移较小，避免过度分离
[*]最终深度修正公式：
最终深度值 = 原始深度值 + (Units × 最小深度单位) + (动态偏移量)
[*]ZFightingFix.shader
Shader "URP/ZFightingFix" {
Properties {
_MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
_Units ("Units", Float) = 0 // 固定偏移
_Factor ("Slope Factor", Float) = 0 // 坡度系数
}
SubShader {
Tags { "RenderPipeline"="UniversalPipeline" }
Pass {
HLSLPROGRAM
#include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Core.hlsl"
struct Attributes {
float4 positionOS : POSITION;
float3 normalOS : NORMAL;
};
struct Varyings {
float4 positionCS : SV_POSITION;
};
float _Units, _Factor;
Varyings vert(Attributes v) {
Varyings o;
// 转换到裁剪空间
o.positionCS = TransformObjectToHClip(v.positionOS.xyz);
// 计算表面斜率（视图空间法线Z分量）
float3 normalVS = normalize(TransformWorldToViewDir(
TransformObjectToWorldNormal(v.normalOS)
));
float slope = abs(normalVS.z); // Z越小表面越陡峭
// 应用深度偏移
float bias = _Units * 0.0001 + _Factor * (1 - slope);
o.positionCS.z -= bias * o.positionCS.w; // 按w缩放适配透视
return o;
}
// ... 片元着色器省略
ENDHLSL
}
}
}
具体使用方法
关键参数说明
[*]_DepthBias: 固定深度偏移量，正值使物体看起来更近
[*]_SlopeScale: 基于表面斜率的动态偏移量，解决陡峭表面的深度冲突
[*]output.positionCS.z += ...: 在裁剪空间直接修改深度值
[*]slope计算: 基于法线向量计算表面斜率
参数建议
[*]对于阴影渲染，建议使用较小的_DepthBias值(0.001-0.01)
[*]对于复杂地形，可增加_SlopeScale值(0.1-1.0)
[*]在URP管线下，也可通过Renderer组件的ShadowCastingMode设置全局深度偏移
[*]法线贴图会影响实际斜率计算，需在切线空间正确转换法线向量
[*]DepthBiasExample.shaderShader "Custom/DepthBiasExample"
{
Properties
{
_MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
_DepthBias ("Depth Bias", Float) = 0
_SlopeScale ("Slope Scale", Float) = 0
}
SubShader
{
Tags { "RenderType"="Opaque" "RenderPipeline"="UniversalPipeline" }
Pass
{
HLSLPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
#include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Core.hlsl"
struct Attributes
{
float4 positionOS : POSITION;
float2 uv : TEXCOORD0;
};
struct Varyings
{
float4 positionCS : SV_POSITION;
float2 uv : TEXCOORD0;
};
CBUFFER_START(UnityPerMaterial)
float _DepthBias;
float _SlopeScale;
CBUFFER_END
TEXTURE2D(_MainTex);
SAMPLER(sampler_MainTex);
Varyings vert(Attributes input)
{
Varyings output;
output.positionCS = TransformObjectToHClip(input.positionOS.xyz);
// 应用深度偏移
output.positionCS.z += _DepthBias * output.positionCS.w;
// 基于斜率应用额外偏移
float3 normalVS = TransformWorldToViewDir(float3(0,1,0)); // 示例法线
float slope = 1.0 - abs(normalVS.z);
output.positionCS.z += _SlopeScale * slope * output.positionCS.w;
output.uv = input.uv;
return output;
}
half4 frag(Varyings input) : SV_Target
{
return SAMPLE_TEXTURE2D(_MainTex, sampler_MainTex, input.uv);
}
ENDHLSL
}
}
}
【从UnityURP开始探索游戏渲染】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，
来源：豆瓜网用户自行投稿发布，如果侵权，请联系站长删除
页:
[1]