Unity ShaderShader前述.docx
《Unity ShaderShader前述.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《Unity ShaderShader前述.docx（9页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
UnityShaderShader前述
1.什么是Shader
Shader，也就是着色器，它的工作就是读取你的网格并渲染在屏幕上。
Shader可以定义一些属性，你会用它来影响渲染模型时所显示的效果。
当存储了这些属性的设置时，就是一个Material，材质。
--来自狗刨学习网
Shader有以下几个种类：
∙SurfaceShaders——也称为表面着色器。
这大概是Unity的骄傲。
它去除了大部分“麻烦的工作”，可以适用于很多情况下
∙FragmentShaders——片段着色器。
它允许你做更多的工作，但也更难写，而且它还让我们可以做低层的一些东西，像顶点光照，这对于移动设备和多个通道（passes）所必需的更高级的效果会非常有用。
SurfaceShaders的代码需要看起来像这样：
总结一下就是：
首先需要定义一些Properties，然后将有一个或多个Subshaders。
使用的subshader将取决于所运行的平台。
除此之外，还应该指定一个FallbackShader，如果你的subshaders都不可以在目标设备上运行，那么就会调用这个备用Shader。
每个subshader都至少具有一个Pass，它读入数据处理后再输出数据。
你可以使用这些passes执行不同的操作。
例如，在GrabPass中你可以捕捉到显示屏上已经呈现的像素。
通过这种方法可以得到一些高级的屏幕效果。
另外需要有多个passes的情况是，你需要处理不同的事情，像在创建效果的不同阶段写入或者忽略缓冲区。
当你编写一个SurfaceShader时，是直接写在Subshader里面的。
系统将会把你的代码编译成多个passes。
虽然着色器是写入到一个2D屏幕上，但是它也保持了每个像素距离摄像机的远近——以此来避免后续渲染的对象在空间上位于已渲染对象的后面，但却覆盖了之前像素的情况出现。
你可以使用Pass中的语句来控制这个Z方向的缓存是否对你的着色器代码有影响，或者你的Shader是否写入该缓冲区内，例如：
ZwriteOff表明不会更新你的任何输出像素的Z方向的缓存区。
您可以使用这种技术来在其他对象上打孔——通过写入Z缓冲区，但不输出任何实际的像素颜色，那么使用这个Shader的模型背后的对象将不能被写入（因为Z缓冲区中有距离更近的像素了），这样看起来这个对象就像是被打了洞一样。
下面展示了一个最简单的SurfaceShader：
下一次，将对上面代码中的几个部分分别做出说明：
Properties，Tags，SubShader的结构，Input结构体，surf函数等。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
Shader "Custom/Hello" {
Properties{
_MainTex（"Base（RGB）",2D）= "white" {}
}
SubShader{
Tags{ "RenderType"="Opaque" }
LOD200
CGPROGRAM
#pragmasurfacesurfLambert
sampler2D_MainTex;
struct Input{
float2uv_MainTex;
};
void surf（InputIN,inoutSurfaceOutputo）{
half4c=tex2D（_MainTex,IN.uv_MainTex）;
o.Albedo=c.rgb;
o.Alpha=c.a;
}
ENDCG
}
FallBack "Diffuse"
}
2.理解Shader代码
接下来，我们将概要地解释Shader中各个部分的作用，进一步理解Shader。
Properties
由上面的代码可以看出，Shader的第一行指明了Shader的名字：
“Example/DiffuseTexture”。
紧跟着就是Shader的第一个重要组成部分，Properties{}。
我们可以在Properties里面定义一系列属性，这些属性被下面的SubShader所共享，它们可以让你在Unity的面板里直观地控制Shader变量，影响渲染结果。
这些属性的定义格式如下：
1
_Name（ "DisplayedName",type）= default value{options}
∙_Name：
程序中引用的名字，和我们一般理解的变量名称是一样的。
∙DisplayedName：
这个字符串将会出现在Unity材质的编辑面板上。
∙type：
该属性的类型。
Unity支持以下几种属性类型：
∙Color：
表示一个单一的RGBA颜色值；
∙2D：
表示一张大小为2的次方的纹理贴图，可以使用基于模型UV坐标来进行采样；
∙Rect：
表示一张纹理不是2的次方的纹理贴图；
∙Cube：
表示一个可用于反射的3D立方体映射贴图，可以进行采样；
∙Range（min,max）：
一个取值范围在min到max之间的浮点值；
∙Float：
一个可以为任意值的浮点值；
∙Vector：
一个4维度的向量。
∙defaultvalue：
该属性的默认值。
∙Color：
使用浮点值表示的（r,g,b,a），例如（1,1,1,1）；
∙2D/Rect/Cube：
对于贴图类型的属性，默认值可以是一个空字符串，或者"white","black","gray","bump"这样的字符串；
∙Float/Range：
在此范围内的值即可；
∙Vector：
以（x,y,z,w）形式表示的4D向量；
∙{options}：
只和纹理类型的2D、Rect和Cube相关，它必须至少被指定为{}。
你可以使用空格分隔多个选项，有如下选择：
∙TexGen贴图生成模式：
该纹理的自动纹理坐标生成模式。
可以为ObjectLinear, EyeLinear, SphereMap, CubeReflect, CubeNormal。
这些直接对应了OpenGL中的texgenmodes。
注意，如果你编写了一个顶点函数，那么可以忽略TexGen。
下面的实例展示了Properties的写法：
1
2
3
4
//Defineacolorwithadefaultvalueofsemi-transparentred
_MainColor（"MainColor",Color）=（1,0,0,0.5）
//Defineatexturewithadefaultofwhite
_Texture（"Texture",2D）= "white" {}
Tags
我们的SurfaceShader可以使用Tags进行装饰。
这些Tags可以告诉硬件应该什么时候调用你的Shader。
在上述例子里，有：
Tags{"RenderType"="Opaque"}，该指令告诉系统在渲染Opaque几何图形时调用我们的Shader。
Unity定义了一系列这样的队列。
另一个常用的是"RenderType"="Transparent"，这表明你的Shader可能会输出一些半透明或全透明的像素。
其他的tags也同样非常有用，例如"IgnoreProjector"="True"，这表明你的对象不会受投影和"Queue"="xxxx"的影响。
Queuetag可以指定何时渲染你的Shader，详情可参见这篇文章。
Shader结构
我们来看Shader下面的部分。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
Shader "Custom/Hello" {
Properties{
_MainTex（"Base（RGB）",2D）= "white" {}
}
SubShader{
Tags{ "RenderType"="Opaque" }
LOD200
CGPROGRAM
//Lambert定义了光照模型
#pragmasurfacesurfLambert
sampler2D_MainTex;
struct Input{
float2uv_MainTex;
};
void surf（InputIN,inoutSurfaceOutputo）{
half4c=tex2D（_MainTex,IN.uv_MainTex）;
o.Albedo=c.rgb;
o.Alpha=c.a;
}
ENDCG
}
FallBack "Diffuse"
}
可以看出，这部分代码使用CG语言写的，它有点像C语言。
你可以去查看Nvidia的文档去了解更多内容。
这里将会进行简单的介绍。
其中很重要的变量为float类型和向量（vec）类型，这两种类型可以紧跟一个2、3或者4进行定义。
这种类型在图形处理里面非常常见。
//Defineafloatvariablevec2coordinate;//Defineacolorvariablefloat4color;//Multiplyoutacolorfloat3multipliedColor=color.rgb*coordinate.x;
我们可以使用.xyzw和.rgba符号访问存储在这些变量中的值（颜色、位置、法线等）。
我们还会遇到half和double类型。
和字面表示的一样，这两种类型分别是普通float类型大小的一半和两倍。
half通常被用于性能限制的情况下。
还有一种类型是fixed，它表示固定小数的实数。
从SurfaceShader输出信息
因此，每个像素都会调用我们的SurfaceShader。
系统在模型的每个面片上进行插值，为我们的输入结构设置了当前值。
surf函函数和下面类似：
1
2
3
void surf（InputIN,inoutSurfaceOutputo）{
o.Albedo=tex2D（_MainTex,IN.uv_MainTex）.rgb;
}
显然，我们是为SurfaceOutput中的Albedo属性进行了设置。
SurfaceOutput是Unity为我们定义的一种结构体，它的结构定义如下：
1
2
3
4
5
6
7
8
struct SurfaceOutput{
half3Albedo; //颜色纹理
half3Normal; //法线
half3Emission; //自发光，不受照明的影响
halfSpecular; //高光指数
halfGloss; //光泽度
halfAlpha; //Alpha通道
};
下面我们来解释Shader代码中最关键的部分。
首先，是surf函数的输入参数Input结构：
只需要通过Input结构体，我们就可以告诉系统，为当前正在处理的像素得到在MainTex中对应的纹理坐标。
如果不止一张纹理，例如还有一张_OtherTexture，我们只需要添加如下代码：
structInput{float2uv_MainTex;float2uv_OtherTexture;};
structInput{float2uv_MainTex;float2uv2_OtherTexture;};
Input结构体
Input结构体通常包含了所有贴图的uv或uv2坐标。
但是，如果我们的Shader比较复杂，并且需要了解像素渲染的其他信息，我也就可以通过将其包括在Input结构体中来要求得到这些变量。
∙float3viewDir：
视角方向，用于计算视差效果和边缘照明等；
∙使用COLOR语义的float4：
包含了插值后的逐顶点颜色；
∙float4screenPos：
屏幕空间中的位置；
∙float3worldPos：
世界空间中的位置；
∙float3worldRefl：
如果SurfaceShader没有改写o.Normal，将包含了环境反射向量；
∙float3worldNormal：
如果SurfaceShader没有改写o.Normal，将包含了环境法线向量；
∙INTERNAL_DATA：
当我们需要改写o.Normal时，一些函数，如WorldNormalVector等，需要该变量进行计算；
对于Properties中定义的每一个属性，你都需要在CG程序中声明一个变量来访问它。
而且该变量和属性的名称必须完全一样。
Shader"Custom/Hello"{Properties{
//1、_MainTex变量名 _MainTex（"Base（RGB）",2D）="white"{}}SubShader{Tags{"RenderType"="Opaque"}LOD200CGPROGRAM#pragmasurfacesurfLambert //2、_MainTex变量名sampler2D_MainTex;structInput{
//3、uv_MainTex变量名float2uv_MainTex;};voidsurf（InputIN,inoutSurfaceOutputo）{half4c=tex2D（_MainTex,IN.uv_MainTex）;o.Albedo=c.rgb;o.Alpha=c.a;}ENDCG}FallBack"Diffuse"}
当该属性是一张文字，而你需要在Input结构中得到对应的uv坐标时，uv或者uv2后面的名称也必须和属性名相同。
在上图中，_MainTex对应了一张纹理贴图，它对应的变量类型就是sampler2D类型，只要得到了一个uv坐标，我们就可以在贴图上进行采样得到颜色值。
surf函数中仅用了一个函数：
o.Albedo=tex2d（_MainTex,IN.uv_MainTex）.rgb;
它使用Input中得到的该像素对应的_MainTex中的uv坐标，在_MainTex进行采样，得到一个float4类型的颜色值（包括了透明通道）。
如果我们需要得到透明通道的值，可以这样做：
float4texColor=tex2d（_MainTex,IN.uv_MainTex）;o.Albedo=texColor.rgb;o.Alpha=texColor.a;
升级会员 