Shader 学习笔记

Shader "Custom/Diffuse Texture" {            // Shader的开始,双引号内饰该Shader的名字
Properties {
_MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" {}  // 属性块,可有可无,_属性名字("显示出来的名字", 类型) = 默认值 {选项(可选,但2D,Rect等必须要)}
}
SubShader {                     // 子着色器,至少一个,具体使用哪个,根据目标平台的性能自动决定,如果都不达标,则使用“Diffuse”
Tags { "RenderType"="Opaque" }       // 硬件将通过判定这些标签来决定什么时候调用该着色器,这里是当系统在渲染非透明物体时调用该Shader
                             // 标签还有诸如"Queue"="xxx"来指定渲染顺序,值越高越靠后渲染
LOD 200                    // 细节层次,在Unity中可以设定最大LOD,当设定的LOD小于SubShader所指定的LOD时,这个Sub将不可用 CGPROGRAM                  // 此标记到ENDCG表示这中间是一段CG语言写的Shader,如果sub里有这种代码,则说明该sub是可编程渲染
#pragma surface surf BasicDiffuse vertex:vert    // 表面该sub是表面着色器,并且主函数是surf,使用我们自定的光照模型函数BasicDiffuse,使用顶点函数vert
                                    // Lambert是默认的光照模型函数,如果我们没有自定义的,就用它。顶点函数可以省略 sampler2D _MainTex;            // 在上面的属性块里设定的属性,在CG代码块里要再声明一次,将两者连接起来,因为CG代码块里不能直接使用     
     struct Input {               // Input其实是需要我们去定义的结构,这给我们提供了一个机会,可以把所需要参与计算的数据都放到这个Input
float2 uv_MainTex;          // 里,传入surf函数里使用
};
     void vert(inout appdata_full v, out Input o)  // 顶点函数,appdata_full是CgInclude里的结构体,存顶点的各种信息
     {
        //在这里修改顶点的各种信息,或者修改Input结构体,给surf函数传递信息
     }      /* 自定光照模型函数,函数格式必须为:Lighting + 名字, surf主函数计算输出的SurfaceOutput作为参数参传入到此函数里
     * 其它两种格式的光照模型函数
     * half4 LightingName_PrePass (SurfaceOutput s, half4 light)
     * half4 LightingName (SurfaceOutput s, half3 lightDir, half3 viewDir, halfatten)
     */
     inline float4 LightingBasicDiffuse (SurfaceOutput s, fixed3 lightDir, fixed atten) {
       float difLight = max(0, dot(s.Normal, lightDir));     // 像素点的光照强度与入射光线角度有关,角度越大,像素点越亮
       float4 col;
       col.rgb = s.Albedo * _LightColor0.rgb * (difLight * atten * 2);  // _LightColor.rgb是U3D中的光源,如果不乘这个参数,则无法随光源变化
       col.a = s.Alpha;
       return col; 
     }
void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o) {   // 表面着色器的主函数,参数IN表示我们的输入,o表示输出到屏幕的内容,o一开始是空白的,要我们输内容进去
half4 c = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex);  // SurfaceOutput是一个结构体,具体内容参见下面的第七点
o.Albedo = c.rgb;
o.Alpha = c.a;                  // 我们将输入的内容经过变换后,赋予输出,这样就能在屏幕上改变内容了
}
ENDCG
}
FallBack "Diffuse"                     // 如果以上的所有sub着色器都不能使用,则默认使用该着色器
}

1.写Shader的三种语言:

HLSL -> DirectX,只有微软平台能用

GLSL -> OpenGL,由硬件编译,所以跨平台性很好

Cg  -> DirectX 与 OpenGl 的上层,类似中间语言,最后会编译成GLSL或者HLSL。由于是微软参与开发,语法很像HLSL,可以无缝转换为HLSL

(Unity Shder一般用CG编写,可以选择CG/HLSL或者GLSL)

2.计算机图形渲染分为:

固定管道渲染、可编程管道渲染

3.Unity中Shader分为三种:

固定功能着色器(Fixed Function Shader)

表面着色器(Surface Shader)

顶点着色器&片段着色器 (Vertex Shader & Fragment Shader)

前者是固定管道渲染,后两者是可编程管道渲染

4.Unity中判断Shader是哪种类型的方法

  • 没有嵌套CG语言,也就是代码段中没有CGPROGARAM和ENDCG关键字的,就是固定功能着色器。而且必须置于Pass块中。
  • 嵌套了CG语言,代码段中有surf函数的,就是表面着色器。不必置于Pass块中
  • 嵌套了CG语言,代码段中有#pragma vertex name和  #pragma fragment frag声明的,就是顶点着色器&片段着色器,置于Pass块中

5.Pass通道

执行的时候,从执行的SubShader里开始,从第一个Pass块开始执行,一个一个执行。

表面着色器没有Pass块,但在编译的时候,会被编译成若干Pass块。

6.参数类型

ShaderLab的参数类型:

  • Color - 一种颜色,由RGBA(红绿蓝和透明度)四个量来定义;
  • 2D - 一张2的阶数大小(256,512之类)的贴图。这张贴图将在采样后被转为对应基于模型UV的每个像素的颜色,最终被显示出来;
  • Rect - 一个非2阶数大小的贴图;
  • Cube - 即Cube map texture(立方体纹理),简单说就是6张有联系的2D贴图的组合,主要用来做反射效果(比如天空盒和动态反射),也会被转换为对应点的采样;
  • Range(min, max) - 一个介于最小值和最大值之间的浮点数,一般用来当作调整Shader某些特性的参数(比如透明度渲染的截止值可以是从0至1的值等);
  • Float - 任意一个浮点数;
  • Vector - 一个四维数;

  详见U3D官方文档:http://docs.unity3d.com/Manual/SL-Properties.html

CG语言中对应的类型:

  • sampler2D
  • samplerCube
  • float
  • vec
  • half 精度比float还低的浮点数,当然,运算效率更高

float和vec都可以在之后加入一个2到4的数字,来表示被打包在一起的2到4个同类型数

// 定义一个2d vector
vec2 coordinate;
// 定义一个颜色值(A,R,G,B)
float4 color;
// Multiply out a color
float3 multipliedColor = color.rgb * coordinate.x;

7.SurfaceOutput的具体内容

这是Unity的CgInclude里定义的默认结构体,有需要的话,可以自己定义一个,可以在光照函数和surf函数里传递信息

struct SurfaceOutput {
half3 Albedo; //像素的颜色
half3 Normal; //像素的法向值
half3 Emission; //像素的发散颜色
half Specular; //像素的镜面高光
half Gloss; //像素的发光强度
half Alpha; //像素的透明度
};

8.Cg语言标准函数库

http://http.developer.nvidia.com/Cg/index_stdlib.html

9.Surf 与 光照模型的关系

surf函数只是接受输入(材质,颜色等),将效果设置为对象的输出(即设置对象每一个像素点应该对应的颜色)

设置完像素点的输出颜色后,我们并不能看到,应该在光照模型函数里,将像素点的颜色,在对应的光下反应后的结果输出给color并返回才能在屏幕上看到结果。

10.从本质上讲,U3D中只存在顶点/片元着色器,表面着色器,固定函数着色器最终也会被编译成若个个PASS端。

表面着色器只是Unity自己创造的一种着色器,目的在顶多/片元的基础上再封装一层,使用起来更简单,编译时会自动转为PASS,但简单使用的同时也失去一些性能优势。

12.Unity中Shader面板扩展的两种方法

http://blog.csdn.net/WPAPA/article/details/51214368

13.SurfaceShader里各函数执行顺序

渲染管线(管道):顶点着色器——>光栅化——>片段着色器——>alpha测试——>模版测试——>深度测试——>Blend——>Gbuffer——>BrontBuffer——>framebuffer——>显示器

参考:Unity3d 图形学之OpenGL渲染流程(一)

vert -> surf -> light

vert先从appdata_full获取顶点信息,并修改(例如顶点位置,法线),然后将某些信息传递给Input结构体(例如顶点颜色)

接着进行插值,顶点间的信息进行插值,进行逐像素渲染

surf从上一步获取Input里存储的信息,开始修改像素信息(颜色,透明,高光啥的),然后将信息传递给SurfaceOutput结构体

最后处理光照信息,light函数利用上一步获取到的SurfaceOutput,当前光照方向,视野方向,光线衰减等,处理每个像素的光照效果

14.CgInclude文件

可以理解为C++里的各种头文件,包含了各种常用函数库,常量等,可以减少重复编码。

Unity自带了一个CgInclude.cginc文件,放置在Editor/Data/CGInludes里,可以直接用文本编辑器打开

例如SurfaceShader里不指定光照时,会用默认的Lambert光照函数,该函数就放在那里。

我们也可以自定义一个,但自定义的记得要在SurfaceShader的CGPROGRAM下 “#include "XX.cginc"

上一篇:Ecplise中指定tomcat里Web项目发布文件


下一篇:eclipse里maven项目An error occurred while filtering resources解决办法(转载)