Услуги по разработке шейдеров и визуальных эффектов

Шейдеры и визуальные эффекты

Программист добавляет в сцену воду — и получает синий плоский прямоугольник. Asset Store даёт что-то из 2018 года с артефактами на мобиле. Написать нормальный водный шейдер своими руками — задача нетривиальная: нужно понимать, как работает depth buffer, как семплировать нормали в несколько слоёв, как организовать foam на пересечении с геометрией. Без этого понимания шейдер либо не работает, либо убивает производительность.

Шейдеры и VFX — область, где визуальное качество напрямую зависит от технических знаний рендер-пайплайна.

URP vs HDRP: выбор определяет инструментарий

URP (Universal Render Pipeline) — оптимизирован под широкий диапазон платформ, включая мобайл. ShaderGraph в URP поддерживает большинство нод, но некоторые возможности ограничены (например, объёмное освещение — только через кастомные решения, Screen Space Reflections — в ограниченном виде с версии 14+).

HDRP (High Definition Render Pipeline) — PC и консоли, фотореалистичный рендеринг. Полный набор: Screen Space Reflections, Contact Shadows, Volumetric Fog, Decal Projectors, Water System (с Unity 2022.2). ShaderGraph в HDRP имеет дополнительные ноды, специфичные для пайплайна (Diffusion Profile для SSS, Eye шейдер).

Это принципиальный момент: шейдер, написанный под HDRP, не будет работать в URP и наоборот. Выбор пайплайна фиксируется на старте проекта.

ShaderGraph: разработка кастомных шейдеров

ShaderGraph — нодовый редактор шейдеров в Unity. Позволяет создавать шейдеры без написания HLSL-кода. Но понимание того, что происходит «под капотом», необходимо — иначе граф будет работать непредсказуемо.

Водный шейдер в деталях

Вода — хороший пример для разбора, потому что включает несколько независимых техник:

1. Нормали с движением Два слоя normal map текстур, семплированных с разными скоростями и направлениями движения UV:

Time → Multiply (speed1) → Add → Sample Texture 2D (normalMap)
Time → Multiply (speed2) → Add → Sample Texture 2D (normalMap)
→ Normal Blend (оба слоя) → Normal (фрагментный шейдер)

Два разнонаправленных слоя создают эффект бегущих волн без тайловой периодичности.

2. Глубина и foam

Через нод Scene Depth (только URP/HDRP, Opaque texture должна быть включена) получаем глубину под водой. Разница между глубиной сцены и позицией фрагмента воды даёт water depth:

• Малая глубина (пересечение с берегом, камнями) → пена (foam). Через Step или Smoothstep по этому значению создаётся маска пены.
• Большая глубина → более насыщенный синий, непрозрачнее.

3. Рефракция (искажение дна)

Scene Color нод + смещение UV по normal map. Дно через воду «плывёт». Важно: Scene Color захватывает opaque-объекты, поэтому вода должна рендериться в Transparent очереди, после всей непрозрачной геометрии.

4. Fresnel и отражения

Fresnel Effect нод — вблизи нормали к камере поверхность прозрачнее, под острым углом — отражает. Это физически корректно для диэлектриков. Поверх Fresnel-маски добавляется кубмап-отражение или Reflection Probe.

Шейдер растительности

Анимация кустов и травы без физической симуляции — через вертексный шейдер. В ShaderGraph:

• Нод Position (Object Space) → берём XZ-координаты вершины как фазовый сдвиг.
• Time → Sine с фазовым сдвигом — получаем разную фазу для каждой вершины.
• Умножаем на Vertex Color канал R (белый = качается, чёрный = закреплён к земле) — основание куста не двигается.
• Add к позиции вершины по XZ.

Результат: трава качается волнами, основание зафиксировано. Для «ветра при беге игрока» — добавляем CPU-параметр _PlayerPosition, вычисляем направление и силу воздействия в шейдере.

VFX Graph: система частиц на GPU

VFX Graph — система частиц, исполняемая полностью на GPU через Compute Shaders. Принципиальное отличие от Particle System (Shuriken): Shuriken работает на CPU, VFX Graph — на GPU. Это означает возможность управлять миллионами частиц без нагрузки на CPU.

Архитектура VFX Graph

Граф делится на контексты:

• Spawn Context — условия спауна: burst (залп), constant rate (поток), событийный триггер.
• Initialize Context — начальные значения атрибутов частицы: позиция, скорость, размер, цвет, lifetime.
• Update Context — логика на каждом кадре: гравитация, турбулентность, коллизии, аттракторы.
• Output Context — как рисовать частицу: Quad, Mesh, Lit/Unlit, Distortion.

Пример: взрыв с шрапнелью

Spawn: Single Burst (count: 200)
  ↓
Initialize:
  Position: Sphere Volume (radius: 0.1)  // точка взрыва
  Velocity: Spherical направление * Random(5, 15)  // разброс скоростей
  Size: Random(0.05, 0.3)
  Lifetime: Random(0.5, 2.0)
  Color: Gradient по lifetime (белый → оранжевый → серый)
  ↓
Update:
  Gravity (force: -9.8)
  Drag (coefficient: 0.2)  // торможение воздухом
  Turbulence (intensity: 2.0)  // хаотичность
  Collision (SDF сцены или Depth Buffer)  // искры от пола
  ↓
Output Quad (Unlit):
  Texture: искра/горящая точка
  Blend Mode: Additive

Turbulence через VFX Graph использует Noise Field — текстуру трёхмерного шума в пространстве. Частицы отклоняются по этому полю, создавая органичное движение дыма, огня, магии.

Flipbook анимации в Output контексте — анимация спрайта для каждой частицы (огонь, взрыв, дым в виде последовательности кадров). Параметр Flipbook Size задаёт сетку, Flipbook Index Blend — плавное смешение между кадрами.

Post-Processing

Post-processing — эффекты на финальном изображении после основного рендера. В Unity — через Volume система (Local/Global Volume).

Стек для типичного action-проекта:

Amplify Shader Editor — альтернатива ShaderGraph для Unity, популярная до того, как ShaderGraph стал стабильным. Ряд проектов всё ещё использует ASE из-за большего количества готовых примеров и совместимости со старыми версиями Unity. По функциональности сопоставим с ShaderGraph.

Что мы делаем в рамках услуги

• Разработка кастомных шейдеров в ShaderGraph (URP / HDRP): вода, растительность, персонажные эффекты, голограммы, dissolve.
• VFX Graph эффекты: взрывы, огонь, дым, магия, окружение.
• Настройка и оптимизация Particle System (Shuriken) для мобильных платформ.
• Построение Post-Processing стека под визуальный стиль проекта.
• Портирование шейдеров между URP и HDRP при смене пайплайна.
• Оптимизация VFX для целевой платформы: GPU instancing, LOD частиц, culling.