首页 游戏开发 渲染管线 Shader入门精要

# 第三章 UnityShader 基础

正式进入 shader 学习了，好耶！

使用 UnityShader 的流程：

  1. 创建一个材质
  2. 创建一个 UnityShader，为材质添加
  3. 把材质赋给对象
  4. 调整 shader 属性

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# 创建 Shader

Unity 包含了多种 shader 模板供我们使用。

Standard Surface Shader标准光照模型
Unlit Shader不包含光照（但包含雾效）
mage Effect Shader实现各种屏幕后处理效果

Unity Shader 的导入面板还可以方便地查看其使用的渲染队列（Render queue）、是否关闭批处理（Disablebatching）、属性列表（Properties）等信息。

# ShaderLab

ShaderLab 是 Unity 为我们抽象的一种 shader 语言，可以更方便的通用。

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# 基本结构

Shader "ShaderName"{
	Properties{
		// 属性
        
        Name("display name", PropertyType)=DefaultValue
	}
	SubShader{
		//A 着色器
	}
	SubShader{
		//B 着色器
		
	}
	Fallback "VertexLit"
}

# 属性类型

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根据以上属性得到的 Shader 放置在材质上效果：

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# SubShader

每个 Unityshader 可以包含多个 SubShader， 最少要有一个 。

加载时会自动选择第一个可以执行的 SubShader，如果都不支持的话，使用 FallBack 指定的 shader。（为了解决不同显卡的差异）

SubShader{
    // 可选的
    [Tages]
    // 可选的
    [RenderSetup]
    
    Pass {
        
    }
    //other Passes
}

每个 Pass 定义了一次完整的渲染流程，Pass 过多，性能下降。

# 状态设置

在 SubShader 中我们可以设置渲染的一些状态。

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在 SubShader 中设置的状态会应用到所有的 Pass，也可以在 Pass 中单独设置。

Tags{"TagName1"="Value1" "TagName2"="CC"} //Tags 是一些 str 键值对

# SubShader 标签类型

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这些标签只能在 SubShader 中申明不可在 Pass 中申明

# Pass

Pass{
    [Name]
    [Tags]
    [RenderSetup]
    //Other
    }

可以通过 Name 来使用 Pass，例如：

UsePass "MyShader/PASSNAME"

默认 Unity 会将所有 Pass 名称转换为大写，所以使用时需要使用大写名称

# Pass 标签类型

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  • ・UsePass：如我们之前提到的一样，可以使用该命令来复用其他 Unity Shader 中的 Pass；

  • ・GrabPass：该 Pass 负责抓取屏幕并将结果存储在一张纹理中，以用于后续的 Pass 处理（详见 10.2.2 节）。

# FallBack

在 SubShader 后定义，如果上述的都不支持，用这个最低级的 Shader 吧！

Fallback "name"
// 或者
Fallback off

FallBack 还会影响阴影的透射

# Unity Shader 形式

着色器代码可以写在 SubShader 中（表面着色器做法），也可以写在 Pass 语义块中（顶点 / 片元着色器和固定函数着色器的做法）。

Shader "MyShader"{
    Properties{
        // 所需的各种属性
        
    }
    SubShader{
        // 真正意义上的 shader 代码会放在这里
        // 表面着色器（Surface Shader）
        // 顶点 / 片元着色器（Vertex/Fragment Shader)
        // 固定函数着色器（Fixed Function Shader）
    }
    SubShader{
        // 和上一哥 SubShader 类似
    }
}

# 表面着色器 (Surface Shader)

是 Unity 自己创造的一种着色器代码类型，需要的代码量少，渲染代价比较大

在背后，任然转换为顶点片元着色器。

Shader "Custom/Simple"{
    SubShader{
        Tags{"RenderType"= "Opaque"}
        CGPROGRAM
        #pragma suface surf lambert
            struct Input{
                float4 color: COLOR;
            }
        void surf(Input In,in out SurfaceOutput o){
            o.Albedo=1;
        }
        ENDCG
    }
    Fallback "Diffuse"
}

表面着色器不需要关心，有多少个 Pass，每个 Pass 如何渲染

CGPROGRAM 和 ENDCG 之间的代码是使用 CG/HLSL 编写的，也就是说，我们需要把 CG/HLSL 语言嵌套在 ShaderLab 语言中。

# 顶点片元着色器（Vertex/Fragment Shader）

Shader "Custom/Simple VertexFragment Shader"{
    SubShader{
        Pass{
            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag float4 vert(float4 v: POSITION):SV_POSITION{
                    return mul(UNITY_MATRIX_MVP,v);
                }
            fixed4 frag():SV_Target{
                return fixed4(1.0,0.0,0.0,1.0)
            }
            ENDCG
        }
    }
}

顶点 / 片元着色器的代码也需要定义在 CGPROGRAM 和 ENDCG 之间，但不同的是，顶点 / 片元着色器是写在 Pass 语义块内，而非 SubShader 内的.

# 固定函数着色器

对于一些比较老旧的设备，不支持可编程管线着色器，就需要使用固定函数着色器

# 使用哪种形式？

  • 如果你想和各种光源打交道，你可能更喜欢使用表面着色器，但需要小心它在移动平台的性能表现。
  • 如果你需要使用的光照数目非常少，例如只有一个平行光，那么使用顶点 / 片元着色器是一个更好的选择。
  • 最重要的是，如果你有很多自定义的渲染效果，那么请选择顶点 / 片元着色器。

至此，第三章完！