【节点】[Blend节点]原理解析与实际应用

挽幽 · 8 小时前

【Unity Shader Graph 使用与特效实现】专栏-直达

混合模式基础原理

Blend节点的核心功能是通过数学运算实现Base与Blend两个输入值的混合，其通用公式可表示为：Out = Base + Opacity × (Blend - Base)。当Opacity为0时，直接返回Base值；当Opacity为1时，完全采用Blend值。不同混合模式通过修改中间运算逻辑实现特殊视觉效果。

基础混合模式原理

Multiply（正片叠底）

原理：Out = Base × Blend
数学实现：将Base和Blend的RGB通道逐分量相乘，结果值必然小于或等于输入值
应用场景：阴影叠加时，黑色区域（Blend接近0）会使Base颜色变暗，白色区域（Blend接近1）保持Base颜色不变
示例：将纹理作为Blend与基础材质混合，实现细节增强效果

Screen（滤色）

原理：Out = 1 - (1 - Base) × (1 - Blend)
数学实现：通过两次取反运算实现颜色叠加，结果值必然大于或等于输入值
应用场景：发光效果处理时，白色区域（Blend接近1）会使Base颜色变亮，黑色区域（Blend接近0）保持Base颜色不变
示例：创建辉光效果时，将高光区域作为Blend与基础颜色混合

Overlay（叠加）

原理：基于Base亮度选择混合方式：
- Base亮度 > 0.5时：Out = 1 - 2 × (1 - Base) × (1 - Blend)
- Base亮度 ≤ 0.5时：Out = 2 × Base × Blend
数学实现：通过条件判断实现非线性混合，增强对比度
应用场景：材质细节增强时，暗区变暗、亮区变亮
示例：将法线贴图作为Blend与基础材质混合，增强表面凹凸感

对比混合模式原理

Difference（差值）

原理：Out = |Base - Blend|
数学实现：取两个输入值的绝对差值，结果值在0到1之间
应用场景：轮廓检测时，差异明显的区域会呈现高亮效果
示例：用于实现边缘检测效果，将两个相似纹理的差异作为Blend

Exclusion（排除）

原理：Out = Base + Blend - 2 × Base × Blend
数学实现：与Difference类似但对比度更低，结果值在-1到1之间
应用场景：特殊视觉风格处理时，生成柔和的反转效果
示例：创建故障艺术效果时，将两个纹理的差值作为Blend

Subtract（减去）

原理：Out = Base - Blend
数学实现：直接相减，结果可能为负值（会被截断为0）
应用场景：负片效果处理时，生成颜色反转效果
示例：创建负片效果时，将基础颜色与目标颜色相减

明暗混合模式原理

Darken（变暗）

原理：Out = min(Base, Blend)
数学实现：取两个输入值中较小的分量
应用场景：阴影强化时，保留较暗的颜色
示例：处理阴影效果时，将阴影颜色作为Blend与基础颜色混合

Lighten（变亮）

原理：Out = max(Base, Blend)
数学实现：取两个输入值中较大的分量
应用场景：高光增强时，保留较亮的颜色
示例：创建高光效果时，将高光颜色作为Blend与基础颜色混合

LinearBurn（线性加深）

原理：Out = Base + Blend - 1
数学实现：将两个输入值相加后减去1，结果值必然小于或等于输入值
应用场景：深度阴影渲染时，增强暗部细节
示例：处理复杂阴影时，将阴影颜色作为Blend与基础颜色混合

混合模式扩展原理

Color Dodge（颜色减淡）

原理：Out = Base / (1 - Blend)
数学实现：通过除法运算实现颜色减淡，结果值可能大于1（会被截断为1）
应用场景：发光效果处理时，增强亮区效果
示例：创建发光效果时，将高光区域作为Blend与基础颜色混合

Color Burn（颜色加深）

原理：Out = Base / Blend
数学实现：通过除法运算实现颜色加深，结果值可能小于0（会被截断为0）
应用场景：暗部细节强化时，增强暗区效果
示例：处理暗部细节时，将阴影颜色作为Blend与基础颜色混合

Hard Light（强光）

原理：基于Blend亮度选择混合方式：
- Blend亮度 > 0.5时：Out = 1 - (1 - Base) × (1 - (2 × Blend - 1))
- Blend亮度 ≤ 0.5时：Out = 2 × Base × Blend
数学实现：通过条件判断实现非线性混合，增强对比度
应用场景：材质增强时，根据混合层亮度决定叠加方式
示例：将法线贴图作为Blend与基础材质混合，增强表面凹凸感

高级混合模式原理

Soft Light（柔光）

原理：基于Blend亮度选择混合方式：
- Blend亮度 > 0.5时：Out = Base + (1 - 2 × Base) × (Blend - 0.5)
- Blend亮度 ≤ 0.5时：Out = Base × (1 + 2 × (Blend - 0.5))
数学实现：通过条件判断实现非线性混合，效果比Hard Light更柔和
应用场景：自然过渡处理时，实现柔和的光照效果
示例：创建柔和光照效果时，将光照颜色作为Blend与基础颜色混合

Vivid Light（鲜艳光）

原理：结合Color Dodge和Color Burn：
- Blend亮度 > 0.5时：Out = Base / (1 - (2 × Blend - 1))
- Blend亮度 ≤ 0.5时：Out = Base / (2 × Blend - 1)
数学实现：通过条件判断实现高对比鲜艳效果
应用场景：特殊视觉风格处理时，生成高对比鲜艳效果
示例：创建特殊视觉效果时，将纹理作为Blend与基础颜色混合

Linear Light（线性光）

原理：结合LinearDodge和LinearBurn：
- Blend亮度 > 0.5时：Out = Base + (2 × Blend - 1)
- Blend亮度 ≤ 0.5时：Out = Base + (2 × Blend - 1) - 1
数学实现：通过条件判断实现动态光照效果
应用场景：动态光照处理时，生成线性光照效果
示例：创建动态光照效果时，将光照颜色作为Blend与基础颜色混合

新增混合模式原理

Divide（除法）

原理：Out = Base / (Blend + 0.000000000001)
数学实现：通过除法运算实现颜色分离，结果值可能大于1或小于0
应用场景：颜色分离效果处理时，生成高对比度视觉风格
示例：创建特殊视觉效果时，将纹理作为Blend与基础颜色进行除法运算

LinearDodge（线性减淡）

原理：Out = Base + Blend
数学实现：通过加法运算实现颜色减淡，结果值可能大于1
应用场景：发光效果处理时，增强亮区效果
示例：创建发光效果时，将高光区域作为Blend与基础颜色相加

LinearLightAddSub（线性光加减）

原理：基于Blend亮度选择混合方式：
- Blend亮度 > 0.5时：Out = Base + (2 × Blend - 1)
- Blend亮度 ≤ 0.5时：Out = Base + (2 × Blend - 1) - 1
数学实现：通过条件判断实现动态光照效果
应用场景：动态光照处理时，生成线性光照效果
示例：创建动态光照效果时，将光照颜色作为Blend与基础颜色混合

PinLight（点光）

原理：基于Base亮度选择混合方式：
- Base亮度 > 0.5时：Out = max(Base, Blend)
- Base亮度 ≤ 0.5时：Out = min(Base, Blend)
数学实现：通过条件判断实现点光效果
应用场景：特殊视觉效果处理时，生成点光效果
示例：创建点光效果时，将光照颜色作为Blend与基础颜色混合

特殊混合模式原理

Overwrite（覆盖）

原理：Out = Blend
数学实现：完全采用Blend值，不保留Base值
应用场景：完全覆盖基础层时，不保留基础层信息
示例：创建完全覆盖效果时，将目标颜色作为Blend与基础颜色混合

Negation（负片）

原理：Out = 1 - Base × Blend
数学实现：生成基础层与混合层的颜色反转效果
应用场景：特殊视觉风格处理时，创建负片效果
示例：创建负片效果时，将基础颜色与目标颜色相乘后取反

Hard Mix（硬混合）

原理：结合Difference和颜色混合：
- Out = abs(Base - Blend)
- 根据差值结果决定最终颜色
数学实现：通过差值运算实现高对比硬边效果
应用场景：特殊视觉风格处理时，生成高对比硬边效果
示例：创建硬边效果时，将两个纹理的差值作为Blend与基础颜色混合

具体实现

Burn

void Unity_Blend_Burn_float4(float4 Base, float4 Blend, float Opacity, out float4 Out)
{
Out = 1.0 - (1.0 - Blend)/Base;
Out = lerp(Base, Out, Opacity);
}

复制代码

Darken

void Unity_Blend_Darken_float4(float4 Base, float4 Blend, float Opacity, out float4 Out)
{
Out = min(Blend, Base);
Out = lerp(Base, Out, Opacity);
}

复制代码

Difference

void Unity_Blend_Difference_float4(float4 Base, float4 Blend, float Opacity, out float4 Out)
{
Out = abs(Blend - Base);
Out = lerp(Base, Out, Opacity);
}

复制代码

Dodge

void Unity_Blend_Dodge_float4(float4 Base, float4 Blend, float Opacity, out float4 Out)
{
Out = Base / (1.0 - Blend);
Out = lerp(Base, Out, Opacity);
}

复制代码

Divide

void Unity_Blend_Divide_float4(float4 Base, float4 Blend, float Opacity, out float4 Out)
{
Out = Base / (Blend + 0.000000000001);
Out = lerp(Base, Out, Opacity);
}

复制代码

Exclusion

void Unity_Blend_Exclusion_float4(float4 Base, float4 Blend, float Opacity, out float4 Out)
{
Out = Blend + Base - (2.0 * Blend * Base);
Out = lerp(Base, Out, Opacity);
}

复制代码

HardLight

void Unity_Blend_HardLight_float4(float4 Base, float4 Blend, float Opacity, out float4 Out)
{
float4 result1 = 1.0 - 2.0 * (1.0 - Base) * (1.0 - Blend);
float4 result2 = 2.0 * Base * Blend;
float4 zeroOrOne = step(Blend, 0.5);
Out = result2 * zeroOrOne + (1 - zeroOrOne) * result1;
Out = lerp(Base, Out, Opacity);
}

复制代码

HardMix

void Unity_Blend_HardMix_float4(float4 Base, float4 Blend, float Opacity, out float4 Out)
{
Out = step(1 - Base, Blend);
Out = lerp(Base, Out, Opacity);
}

复制代码

Lighten

void Unity_Blend_Lighten_float4(float4 Base, float4 Blend, float Opacity, out float4 Out)
{
Out = max(Blend, Base);
Out = lerp(Base, Out, Opacity);
}

复制代码

LinearBurn

void Unity_Blend_LinearBurn_float4(float4 Base, float4 Blend, float Opacity, out float4 Out)
{
Out = Base + Blend - 1.0;
Out = lerp(Base, Out, Opacity);
}

复制代码

LinearDodge

void Unity_Blend_LinearDodge_float4(float4 Base, float4 Blend, float Opacity, out float4 Out)
{
Out = Base + Blend;
Out = lerp(Base, Out, Opacity);
}

复制代码

LinearLight

void Unity_Blend_LinearLight_float4(float4 Base, float4 Blend, float Opacity, out float4 Out)
{
Out = Blend < 0.5 ? max(Base + (2 * Blend) - 1, 0) : min(Base + 2 * (Blend - 0.5), 1);
Out = lerp(Base, Out, Opacity);
}

复制代码

LinearLightAddSub

void Unity_Blend_LinearLightAddSub_float4(float4 Base, float4 Blend, float Opacity, out float4 Out)
{
Out = Blend + 2.0 * Base - 1.0;
Out = lerp(Base, Out, Opacity);
}

复制代码

Multiply

void Unity_Blend_Multiply_float4(float4 Base, float4 Blend, float Opacity, out float4 Out)
{
Out = Base * Blend;
Out = lerp(Base, Out, Opacity);
}

复制代码

Negation

void Unity_Blend_Negation_float4(float4 Base, float4 Blend, float Opacity, out float4 Out)
{
Out = 1.0 - abs(1.0 - Blend - Base);
Out = lerp(Base, Out, Opacity);
}

复制代码

Overlay

void Unity_Blend_Overlay_float4(float4 Base, float4 Blend, float Opacity, out float4 Out)
{
float4 result1 = 1.0 - 2.0 * (1.0 - Base) * (1.0 - Blend);
float4 result2 = 2.0 * Base * Blend;
float4 zeroOrOne = step(Base, 0.5);
Out = result2 * zeroOrOne + (1 - zeroOrOne) * result1;
Out = lerp(Base, Out, Opacity);
}

复制代码

PinLight

void Unity_Blend_PinLight_float4(float4 Base, float4 Blend, float Opacity, out float4 Out)
{
float4 check = step (0.5, Blend);
float4 result1 = check * max(2.0 * (Base - 0.5), Blend);
Out = result1 + (1.0 - check) * min(2.0 * Base, Blend);
Out = lerp(Base, Out, Opacity);
}

复制代码

Screen

void Unity_Blend_Screen_float4(float4 Base, float4 Blend, float Opacity, out float4 Out)
{
Out = 1.0 - (1.0 - Blend) * (1.0 - Base);
Out = lerp(Base, Out, Opacity);
}

复制代码

SoftLight

void Unity_Blend_SoftLight_float4(float4 Base, float4 Blend, float Opacity, out float4 Out)
{
float4 result1 = 2.0 * Base * Blend + Base * Base * (1.0 - 2.0 * Blend);
float4 result2 = sqrt(Base) * (2.0 * Blend - 1.0) + 2.0 * Base * (1.0 - Blend);
float4 zeroOrOne = step(0.5, Blend);
Out = result2 * zeroOrOne + (1 - zeroOrOne) * result1;
Out = lerp(Base, Out, Opacity);
}

复制代码

Subtract

void Unity_Blend_Subtract_float4(float4 Base, float4 Blend, float Opacity, out float4 Out)
{
Out = Base - Blend;
Out = lerp(Base, Out, Opacity);
}

复制代码

VividLight

void Unity_Blend_VividLight_float4(float4 Base, float4 Blend, float Opacity, out float4 Out)
{
float4 result1 = 1.0 - (1.0 - Blend) / (2.0 * Base);
float4 result2 = Blend / (2.0 * (1.0 - Base));
float4 zeroOrOne = step(0.5, Base);
Out = result2 * zeroOrOne + (1 - zeroOrOne) * result1;
Out = lerp(Base, Out, Opacity);
}

复制代码

Overwrite

void Unity_Blend_Overwrite_float4(float4 Base, float4 Blend, float Opacity, out float4 Out)
{
Out = lerp(Base, Blend, Opacity);
}

复制代码

混合模式应用实践

材质系统设计

基础材质层：使用Multiply模式叠加纹理贴图
细节层：使用Overlay模式添加法线贴图
高光层：使用Screen模式实现发光效果
阴影层：使用LinearBurn模式增强深度感

后处理效果实现

辉光效果：结合Screen和Color Dodge模式
景深效果：使用Multiply模式模拟距离衰减
色调分离：通过Difference模式实现颜色分离

动态效果控制

过渡动画：通过Opacity参数控制混合强度变化
环境响应：根据光照强度动态调整混合模式
交互反馈：通过混合模式变化实现视觉反馈

性能优化建议

模式选择：移动端优先使用基础混合模式（Multiply/Screen）
层级控制：限制混合层级不超过3层
参数优化：避免使用高精度浮点运算
LOD技术：根据距离简化混合效果

常见问题解决方案

混合效果异常

检查Base和Blend的输入值范围
验证Opacity参数是否在0-1之间
确认混合模式选择是否符合预期

性能问题

减少混合节点使用数量
简化混合模式复杂度
检查是否有不必要的混合操作

兼容性问题

测试目标平台支持情况
准备替代混合模式方案
使用Fallback机制处理不支持的模式

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