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title: 屏幕对齐网格
date: 2026-05-03 00:00:00
excerpt: 将网格直接渲染到屏幕空间，用于 UI/HUD 叠加元素
tags:
  - ARC
  - Rendering
  - VertexFactory
rating: ⭐
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# 屏幕对齐网格

返回 [[Rendering]]

## 概述

屏幕对齐网格（ScreenAlignedMesh）将 3D 网格直接投影到屏幕空间坐标系中渲染，用于实现 UI 元素、HUD 叠加或其他需要固定屏幕位置的网格效果。

## 实现

在所有顶点着色器中通过 `USES_SCREEN_ALIGNED_MESH` 宏启用：

```hlsl
#if USES_SCREEN_ALIGNED_MESH
    {
        float2 p = Input.Position.xz * flip;
        float3 offset = GetMaterialScreenAlignedMeshOffset(VertexParameters);
        float3 scale  = GetMaterialScreenAlignedMeshScale(VertexParameters);

        // 基于 1280x720 的参考分辨率
        float2 ScreenPos = p.xy * scale.xy;
        ScreenPos.x +=  offset.x / 640.0f;
        ScreenPos.y += -offset.y / 360.0f;
        ScreenPos.xy += GetMaterialWorldPositionOffset(VertexParameters).xy;

        const float z = 1.0f - 0.00001f;  // 接近远裁面
        WorldPosition = 0;
        Output.Position = float4(ScreenPos, z, 1);
    }
#endif
```

关键点：
- 使用 `Input.Position.xz`（不是 xy）作为屏幕坐标输入
- 参考分辨率为 1280x720，offset 以像素为单位
- 深度设为接近远裁面（`1.0 - 0.00001`），确保不遮挡 3D 场景
- 跳过雾效计算（`TRANSLUCENCY_NEEDS_BASEPASS_FOGGING` 对 ScreenAlignedMesh 禁用）

## 材质控制

通过 [[自定义材质属性]] 中的两个属性控制：
- `MP_ScreenAlignedMeshOffset` — 屏幕偏移（像素，基于 1280x720）
- `MP_ScreenAlignedMeshScale` — 缩放系数

材质标记 `bScreenAlignedMesh` 启用此模式。

## 完整代码解析

### BasePassVertexShader.usf — 屏幕对齐变换

```hlsl
// ASW Change : 2016/05/16 13:56:33 Takuro.K
// 屏幕对齐网格：将3D网格直接投影到屏幕空间
#if USES_SCREEN_ALIGNED_MESH
    {
        // 获取 LocalToWorld 矩阵（区分实例化和非实例化模式）
        #if PARTICLE_MESH_INSTANCED
            float4x4 LocalToWorld = VertexParameters.InstanceLocalToWorld;
        #else
            float3x3 LocalToWorld = GetLocalToWorld3x3(VertexParameters.PrimitiveId);
        #endif

        // 从 LocalToWorld 矩阵的对角元素获取翻转方向
        // 这样网格在镜像 Transform 下仍然正确显示
#if PARTICLE_MESH_INSTANCED
        float2 flip = sign( float2( Input.Transform1.x, LocalToWorld[1][1] ) );
#else
        float2 flip = sign( float2( LocalToWorld[0][0], LocalToWorld[1][1] ) );
#endif
        
        // 使用顶点的 X 和 Z 坐标作为屏幕坐标（不是 XY！）
        // 这是因为网格在 DCC 中通常面向 Z 轴建模
        float2 p = Input.Position.xz * flip;
        
        // 从材质图获取偏移和缩放参数
        float3 offset = GetMaterialScreenAlignedMeshOffset(VertexParameters);
        float3 scale  = GetMaterialScreenAlignedMeshScale(VertexParameters);
        
        // 基于 1280x720 参考分辨率计算屏幕坐标
        // NDC 范围 [-1, 1]，所以 /640 和 /360 将像素单位转为 NDC
        float2 ScreenPos = p.xy * scale.xy;
        ScreenPos.x +=  offset.x / 640.0f;     // X 偏移（向右为正）
        ScreenPos.y += -offset.y / 360.0f;      // Y 偏移（向上为正，NDC Y 轴反转）
        
        // WorldPositionOffset 也可以叠加微调
        ScreenPos.xy += GetMaterialWorldPositionOffset(VertexParameters).xy;

        // 深度设为接近远裁面，确保不遮挡 3D 场景
        const float z = 1.0f - 0.00001f;

        // 清零世界坐标（屏幕空间渲染不需要）
        WorldPosition = 0;
        // 直接设置裁剪空间输出（w=1 表示无透视除法）
        Output.Position = float4( ScreenPos, z, 1 );
    }
#endif
```

### BasePassCommon.ush — 禁用雾效

```hlsl
// ASW Change : 2017/01/30 18:00:41 Takuro.K
// 屏幕对齐网格不需要雾效（它们是屏幕空间元素）
#define TRANSLUCENCY_NEEDS_BASEPASS_FOGGING (
    MATERIAL_ENABLE_TRANSLUCENCY_FOGGING && 
    MATERIALBLENDING_ANY_TRANSLUCENT && 
    !MATERIAL_USES_SCENE_COLOR_COPY && 
    !USES_SCREEN_ALIGNED_MESH)    // <-- 新增条件
```

## 代码修改情况

| 文件路径 | 行号 | 修改类型 | 修改内容 |
|---------|------|---------|---------|
| `Shaders/Private/BasePassVertexShader.usf` | L118~L155 | 新增 | 屏幕对齐网格变换逻辑（1280x720基准/深度设置/WorldPosition清零） |
| `Shaders/Private/BasePassCommon.ush` | L28~L34 | 修改 | `TRANSLUCENCY_NEEDS_BASEPASS_FOGGING` 禁用 ScreenAlignedMesh 雾效 |
| `Shaders/Private/DepthOnlyVertexShader.usf` | — | 新增 | 同上变换逻辑（DepthOnly Pass） |
| `Shaders/Private/HitProxyVertexShader.usf` | — | 新增 | 同上（HitProxy Pass） |
| `Shaders/Private/DebugViewModeVertexShader.usf` | — | 新增 | 同上（DebugViewMode Pass） |
| `Shaders/Private/MaterialTemplate.ush` | L2243~L2252 | 新增 | `GetMaterialScreenAlignedMeshOffset/Scale` 材质访问函数 |