一、程序化噪声的核心价值

程序化噪声生成是Shader开发中的关键核心技术，通过数学算法直接生成纹理信息，相较于传统位图纹理具有以下优势：

• 无限分辨率：可动态适应任意显示精度

• 参数化控制：实时调整噪声频率、振幅等属性

• 内存零占用：无需存储纹理文件，特别适合移动端

• 动态演化：支持时间维度动画（如云层流动）

• 对惹，这里有一个游戏开发交流小组，希望大家可以点击进来一起交流一下开发经验呀

---

二、基础噪声类型与算法原理

1. 经典噪声算法对比

噪声类型	算法特性	典型应用场景
Perlin Noise	梯度插值，规则网格结构	地形生成、云层模拟
Simplex Noise	改进版Perlin，计算量更低	动态特效、材质细节
Value Noise	基于标量插值	简易纹理生成
Voronoi Noise	基于空间划分的细胞结构	岩石纹理、生物皮肤
Worley Noise	Voronoi变种，计算最近距离特征	星云效果、水渍模拟

2. 噪声维度扩展

// 2D基础噪声
float noise2D(float2 uv) { ... }// 3D噪声（体积效果）
float noise3D(float3 p) { ... } // 4D噪声（3D+时间维度）
float noise4D(float4 p) { ... }

---

三、Shader Graph节点化实现

1. Perlin Noise节点链

节点架构图：

graph LR
A[UV输入] --> B[平铺缩放]
B --> C[随机梯度生成]
C --> D[插值计算]
D --> E[振幅控制]
E --> F[输出噪声]

关键节点配置：

1. 梯度生成：使用Fraction节点拆分UV整数/小数部分

2. 插值计算：通过Dot Product计算梯度贡献

3. 平滑处理：使用Smoothstep优化插值曲线

2. Voronoi噪声实现

节点流程：

// 伪代码实现
float voronoi(float2 uv) {float2 iuv = floor(uv);float2 fuv = frac(uv);float minDist = 1.0;for (int y = -1; y <= 1; y++) {for (int x = -1; x <= 1; x++) {float2 neighbor = float2(x, y);float2 point = random2(iuv + neighbor);float2 diff = neighbor + point - fuv;float dist = length(diff);minDist = min(minDist, dist);}}return minDist;
}

节点化步骤：

1. 使用Custom Function节点封装循环逻辑

2. 通过Position节点获取3x3邻域信息

3. 使用Distance节点计算最小距离

---

四、高级噪声合成技巧

1. 分形噪声（Fractal Noise）

// 分形叠加公式
float fractalNoise(float2 uv) {float value = 0.0;float amplitude = 0.5;for (int i = 0; i < octaves; i++) {value += amplitude * noise(uv);uv *= 2.0;amplitude *= 0.5;}return value;
}

节点实现：

• 循环结构：通过For Loop节点实现多层级叠加

• 动态参数：使用Vector2参数控制频率/振幅衰减

2. 动态噪声动画

// UV偏移公式
float2 animatedUV = uv + float2(_Time.y * _SpeedX, _Time.y * _SpeedY);

节点配置：

1. 时间输入：Time节点接入

2. 运动控制：Multiply节点调节速度

3. 方向控制：Vector2参数设置偏移方向

---

五、自定义噪声节点开发

1. HLSL函数封装

void SimplexNoise_float(float2 UV, out float Out) {const float2 C = float2(0.211324865405187, 0.366025403784439);float2 i = floor(UV + dot(UV, C.yy));float2 x0 = UV - i + dot(i, C.xx);// ... 完整Simplex算法实现Out = noise;
}

2. Shader Graph接入

1. 创建Custom Function Node

2. 设置参数：

   Type: Fragment
   Source: Includes/Noise.hlsl

3. 连接输入输出端口

---

六、性能优化策略

1. 移动端优化技巧

优化方向	实现方案	性能提升
精度降级	使用Half精度计算	15-20%
采样次数优化	限制分形噪声的Octaves层级数	30-50%
计算复用	共享基础噪声进行多效果合成	25%

2. 节点结构优化

graph TB
A[UV] --> B{预处理}
B -->|动态UV| C[噪声生成]
B -->|静态UV| D[预计算节点]
C --> E[后处理]
D --> E
E --> F[输出]

---

七、实战应用案例

1. 动态火焰效果

节点设计：

1. 使用分形Perlin噪声生成基础形态

2. 叠加Voronoi噪声制造细节

3. 通过时间节点控制UV流动

4. 颜色映射节点实现温度梯度

2. 地形材质混合

技术方案：

float height = noise(uv * _NoiseScale);
float rockMask = step(_RockThreshold, height);
float3 color = lerp(_DirtColor, _RockColor, rockMask);

---

八、完整工程参考

面试经典:PBR渲染流程详解

---

通过本文的技术方案，开发者可构建出高效灵活的程序化纹理生成系统。关键要点包括：1) 理解基础噪声算法的数学原理；2) 掌握节点链的模块化构建方法；3) 实施针对目标平台的优化策略。建议结合Unity的实时预览功能迭代调试参数，并利用Custom Node实现更复杂的噪声变体。