《Unity Shader入门精要》学习笔记第三章 Unity Shader基础

2024-01-05 22:23:04

本文章用于帮助自己学习，因此只记录一些个人认为比较重要或者还不够熟悉的内容。
原作者：http://blog.csdn.net/candycat1992/article/

第三章 Unity Shader基础

3.1Unity Shader概述

最常见的流程：
由一个三维场景生成一张二维图像。
（1）创建一个材质；
（2）创建一个Unity Shader,并把它赋给上一步中创建的材质：
（3）把材质赋给要渲染的对象；
（4）在材质面板中调整Unity Shader的属性，以得到满意的效果。

3.2ShaderLab

Unity Shader是Unity为开发者提供的高层级的渲染抽象层。

在Unity中，所有的Unity Shader都是用ShaderLab来编写的。ShaderLab是Unity提供的编写Unity Shader的一种说明性语言。

3.3Unity Shader的结构

3.3.1给Shader起名

Shader "Custom/MyShader"

通过在字符串中添加斜杠(“/”)，可以控制Unity Shader在材质面板中出现的位置。

3.3.2Properties

Properties语义块中包含了一系列属性(property), 这些属性将会出现在材质面板中。

Properties
    {
       Name ("display name", PropertyType) = DefaultValue
    }

Name是属性的名字，一般由一个下划线开始。
display name是显示在材质面板上的名字。
PropertyType是属性的类型。
等号后面的DefaultValue就是需要给属性指定的默认值。

Properties语义块支持的属性类型

属性类型	默认值的定义语法	例子
Int	number	("Int”, Int) = 2
Float	number	Float ("Float”, Float) = 1.5
Range(min,max)	number	_Range(“Range”, Range(0.0, 5.0)) = 3.0
Color	(number,number,number,number)	Color ("Color”, Color) = (1,13,1)
Vector	(number,number,number,number)	_Vector (“Vector”, Vector) = (2, 3, 6, 1)
2D	“defaulttexture” {}	_2D ("2D”, 2D) = ”” {}
3D	“defaulttexture” {}	3D(”3D”,3D) = "black” ()
Cube	“defaulttexture” {}	_Cube (“Cube”, Cube) = “white” (}

3.3.3SubShader

SubShader语义块中包含的定义通常如下：

SubShader {
//可选的
[Tags]
//可选的
[RenderSetup]
Pass (
}
// Other Passes

SubShader中定义了一系列Pass以及可选的状态([RenderSetup])和标签([Tags])设置。每个Pass定义了一次完整的渲染流程。状态和标签同样可以在Pass声明，但是，如果在Shader进行了这些设置，那么将会用于所有的Pass。

状态设置可以设置显卡的各种状态。

表3.2	常见的渲染状态设置选项
状态名称	设置指令	解释
Cull	Cull Back \| Front \| Off	设置剔除模式：剔除背面/正面/关闭剔除
ZTest	ZTest Less Greater \| LEqual \| GEqual \| Equal \| NotEqual \| Always	设置深度测试时使用的函数
ZWrite	ZWrite On \| Off	开启/关闭深度写入
Blend	Blend SrcFactor DstFactor	开启并设置混合模式

当在SubShader块中设置了上述渲染状态时，将会应用到所有的Pass。

SubShader 的标签
SubShader的标签(Tags)是一个键值对(Key/Value Pair),它的键和值都是字符串类型。它们用来告诉Unity的渲染引擎：SubShader我希望怎样以及何时渲染这个对象。

Tags { "TagName1" = "Valuel" "TagName2" ="Value2" }

表3.3	SubShader的标签类型
标签类型	说明	例子
Queue	控制渲染顺序，指定该物体属于哪一个渲染队列，通过这种方式可以保证所有的透明物体可以在所有不透明物体后面被渲染（详见第8章），我们也可以自定义使用的渲染队列来控制物体的渲染顺序	Tags ("Queue'¹ = "Transparent" }
RenderType	对着色器进行分类，例如这是一个不透明的着色器，或是一个透明的着色器等。这可以被用于着色器替换（Shader Replacement）功能	Tags {"RenderType" = "Opaque" }
DisableBatching	一些S泌S/wd”在使用Unity的批处理功能时会出现问题，例如使用了模型空间下的坐标进行顶点动画（详见11.3节）。这时可以通过该标签来直接指明是否对该 SubShader使用批处理	Tags ("DisableBatching" = "True" }
ForceNoShadowCasting	控制使用该SubShader的物体是否会投射阴影（详见 8.4 节）	Tags { "ForceNoShadowCasting"= "True” }
IgnoreProjector	如果该标签值为“True”，那么使用该SubShader的物体将不会受Projector的影响。通常用于半透明物体	Tags ('IgnoreProjector" = "True" }
CanUseSpriteAtlas	当该SubShade矿是用于精灵（sprites）时，将该标签设为 “False”	Tags {"CanUseSpriteAtlas" = "False"}
PreviewType	指明材质面板将如何预览该材质。默认情况下，材质将显示为一个球形，我们可以通过把该标签的值设为 “Plane” “SkyBox”来改变预览类型	Tags ( "PreviewType” = "Plane" }

上述标签仅可以在SubShader中声明，而不可以在Pass块中声明。

Pass语义块

Pass语义块包含的语义如下：

Pass （
[Name]
[Tags]
[RenderSetup]
// Other code
}

首先定义名称，例如：

Name "MyPassName"

可以使用ShaderLab的UsePass命令来直接使用其他Unity Shader中的 Pass。例如：

UsePass "MyShader/MYPASSNAME"

在使用UsePass命令时必须使用大写形式的名字。

其次，可以对Pass设置渲染状态。SubShader的状态设置同样适用于Pass。

Pass同样可以设置标签，但它的标签不同于SubShader的标签。

表3.4	Pass的标签类型
标签类型	说明	例子
LightMode	定义该Pass在Unity的渲染流水线中的角色	Tags { "LightMode** = "ForwardBase" }
RequireOptions	用于指定当满足某些条件时才渲染该Pass,它的值是一个由空格分隔的字符串。目前，Unity支持的选项有： Soft Vegetation o在后面的版本中，可能会增加更多的选项	Tags ( "RequireOptions" = "SoftVegetation"}

3.3.4Fallback

紧跟在各个SubShader语义块后面的，可以是一个Fallback指令。它用于告诉Unity：“如果上面所有的SubShader在这块显卡上都不能运行，那么就使用这个最低级的Shader。 ”

它的语义如下：


Fallback "name"
//或者
Fallback Off//关闭Fallback

例：

Fallback "VertexLit"

3.4Unity Shader的形式

UnityShader最重要的任务是指定各种着色器所需的代码。这些着色器代码可以写在SubShader语义块中(表面着色器的做法)，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代码会出现在这里
		//表面着色器(Surface Shader )或者
		//顶点/片元着色器(Vertex/Fragment Shader )或者
		// 固定函数着色器(Fixed Function Shader )
}
SubShader {
		//和上一个SubShader类似
	}
}

3.4.1表面着色器

表面着色器在本质上和顶点/片元着色器是一样的。当给Unity提供一个表面着色器的时候，它在背后仍旧把它转换成对应的顶点/片元着色器。
示例代码：

Shader "Custom/Simple Surface Shader" { 
	SubShader {
		Tags ( "RenderType** = "Opaque" }
		CGPROGRAM
		#pragma surface surf Lambert
		struct Input (
		float4 color : COLOR;
		)；
		void surf (Input IN, inout Surfaceoutput o) (
		o.Albedo = 1;
		}
		ENDCG
	}
	Fallback “Diffuse”
)

表面着色器被定义在SubShader语义块(而非Pass语义块)中的 CGPROGRAM和ENDCG之间。

CGPROGRAM和ENDCG之间的代码是使用CG/HLSL编写的。

3.4.1顶点/片元着色器

示例代码：

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。

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