Unity URP 中实现任意角度不崩坏的“顶点切片故障”特效及解决 Alpha 为 0 变黑的方法

在制作科幻游戏的全息通信或赛博朋克风格的噪点效果时，将模型躯干水平切片（slice）并向横向大幅偏移的顶点切片故障是一种非常有效的方法[cite: 1]。

然而，一旦尝试用着色器（HLSL）实现，就经常会遇到以下3个麻烦。

当摄像机绕到模型侧面时，顶点看起来不是横向偏移，而是向“深度方向（前后）”飞出
在使用sin()的随机数公式时，如果输入较大的Seed值，会出现规则的条纹图案，或者数值会粘附在0上[cite: 1]
即使已将URP中的着色器设置为透明，但当Alpha为0时，并不会变透明，而是变成“纯黑色的剪影”

本文将针对这3个问题，从数学和规格两个角度讲解实用的解决技巧。

整体处理流程

顶点着色器中根据相机朝向进行切片变形，然后在片段着色器中进行安全的透明度合成，流程如下。

1. 不使用 `sin`！即使数值很大也不会崩溃的伪随机数（Hash2D）

在着色器中常用的 frac(sin(dot(co, float2(12.9898, 78.233))) * 43758.5453) 随机数公式存在弱点：当输入值或种子值（_Seed）变大时，会超出32位浮点数的精度极限，导致出现规律性，或者仅返回 0[cite: 1]。

为了获得不受环境或输入值大小影响的稳定噪声，应使用仅由四则运算和 frac / dot 构成的哈希公式[cite: 1]。此外，为确保即使 _Seed 被设置为巨大数值（例如 314159265.312 等）也不会发生溢出，最好在开头对种子值进行归一化处理[cite: 1]。

// 基本的な四則演算のみを使用した、環境非依存の2Dハッシュ乱数
float Hash2D(float2 co, float seed)
{
    float safeSeed = frac(seed * 0.00137) * 100.0 + 1.0;
    float3 p3 = frac(float3(co.xyx * safeSeed) * 0.1031);
    p3 += dot(p3, p3.yzx + 33.33);
    return frac((p3.x + p3.y) * p3.z);
}

2. 从任何角度观看都会整齐横向偏移的“相机右向量”提取

如果将顶点沿世界空间的X轴（float3(1, 0, 0)）方向偏移，那么从侧面（X轴方向）观察相机时，顶点会朝相机前后移动，从而看不出切片错位。

要始终相对于当前相机画面水平方向平移切片，需从视图矩阵 UNITY_MATRIX_V 的第0行（UNITY_MATRIX_V[0].xyz）获取相机的右方向向量，将Y分量设为 0 并在水平面上归一化[cite: 1]。

Varyings vert(Attributes input)
{
    Varyings output;
    
    // 時間ステップの離散化（カクカクしたデジタルな切り替わりを作る）
    float steppedTime = floor(_Time.y * _GlitchSpeed);

    // ワールド座標への変換
    float3 posWS = TransformObjectToWorld(input.positionOS.xyz);

    // ビュー行列からカメラの水平右ベクトルを抽出（ゼロ除算防止の微小値を加算）
    float3 cameraRightWS = UNITY_MATRIX_V[0].xyz;
    cameraRightWS.y = 0.0;
    cameraRightWS = normalize(cameraRightWS + float3(1e-5, 0.0, 0.0));

    // Y座標をスライス分割し、確率(_GlitchProbability)に応じて発火判定(0 or 1)
    float sliceY = floor(posWS.y * _GlitchFrequency);
    float isGlitch = step(1.0 - _GlitchProbability, Hash2D(float2(sliceY, steppedTime), _Seed));

    // -1.0 〜 +1.0 のランダムな横シフト量を算出して加算
    float shiftX = (Hash2D(float2(sliceY, steppedTime + 1.0), _Seed) - 0.5) * 2.0 * _GlitchAmount;
    posWS += cameraRightWS * (shiftX * isGlitch);

    output.positionWS = posWS;
    output.positionCS = TransformWorldToHClip(posWS);
    output.uv = input.uv;
    return output;
}

3. URP中“Alpha为0时变黑”Bug的原因与永久对策

试图通过自定义着色器在 Alpha 混合与加法混合之间切换时，如果像下面这样定义名为 _DstBlend 的属性，就会陷入意想不到的陷阱。

// 【危険】URP標準シェーダーと同じ名前を使うと値が汚染される
Properties {
    [Enum(UnityEngine.Rendering.BlendMode)] _DstBlend ("Dst Blend", Float) = 10
}
Pass {
    Blend SrcAlpha [_DstBlend]
}

为什么会变得漆黑？

在Unity（URP）中新建材质时，最初会分配Universal Render Pipeline/Lit（Opaque：不透明），并且材质内部会保存_DstBlend = 0（BlendMode.Zero）。
之后切换到自定义着色器时，如果使用相同的_DstBlend变量名，着色器侧的初始值（10 = OneMinusSrcAlpha）会被忽略，0（将背景色乘以0涂黑的设置）会原样继承下来。

解决方案：更改为固有属性名称

为避免与URP标准着色器的内部属性名（_DstBlend、_SrcBlend、_Cull 等）发生冲突，只需将其更改为带有前缀的固有名称（如_HoloDstBlend），即可从创建新材质开始100%确保实现透明效果。

Properties {
    [Enum(AlphaBlend_OneMinusSrcAlpha, 10, Additive_One, 1)] 
    _HoloDstBlend ("Blend Mode (透過ブレンド方式)", Float) = 10
}
Pass {
    Blend SrcAlpha [_HoloDstBlend]
    ZWrite Off
}

如何制作更专业的“扫描线×故障艺术集成全息图”？

在本文介绍的“跟随摄像机的顶点切片故障艺术”[cite: 1]基础上，将以下元素整合到单个Pass中，即可完成达到科幻电影或商业游戏级别的全息图表现。

具有不同速度和宽度的“双扫描线（Scanline 0 / 1）”干涉滚动[cite: 2]
UV水平跳跃、区块缺失（信号丢失）、数字雪花噪声的合成[cite: 1]
突出轮廓的菲涅尔边缘光（Rim Lighting）与双层Alpha控制（Master Alpha / Body Alpha）
通过 MaterialPropertyBlock 实现零 GC 控制，以及用 TriggerGlitchBurst() 一行代码在受到伤害时播放剧烈噪声的 C# 控制器

📦 开箱即用的成品包（BOOTH）

面向「希望立刻将本方案在30秒内导入自己的游戏或VRChat化身！」的用户，我们在BOOTH上发布了整合了统一着色器、C# Burst控制脚本及专用Inspector扩展（含三种一键预设）的成品Asset。
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