【Unity】Shader Forge插件入门教程

【Unity】Shader Forge插件入门教程

说明：现在Unity2018都提供了官方的ShaderGraph，建议学新不学旧，学官方不学第三方。——2018.6.21

一．安装说明

~下载

1. Unity Asset Store购买并下载https://www.assetstore.unity3d.com/en/#!/content/14147
2. 其他渠道下载ShaderForge Package。

~安装

1. 将Package导入到Unity。
2. Unity引擎菜单栏：Windows标签->Shader Forge打开插件使用界面

二．界面说明

~打开插件后的界面

 

New Shader：新建一个Shader文件

Load Shader：导入已有的Shader文件

PolyCount thread：PolyCount页面

Unity：Unity Forum的页面，在Unity Asset Store上架的资源在Unity Forum均有页面，有问题可以去里面提问。

Node Documentation：Shader Forge中的节点说明文档（重要）

Wiki：Shader Forge的维基文档

~选择New Shader后的界面

 

Unlit：无光照的Shader模板，选择此模板，使用该Shader的材质将不受光照影响。

Lit(PBR)：符合Unity PBR的Shader模板，采用基于物理的光照模型。

Lit(Basic)：使用Blinn-Phong光照模型的Shader模板。

Custom Lighting：自定义光照Shader，在此Shader模板中实现自己的光照模型。

Sprite：2D精灵Shader模板，基于2D。

Particle(Additive)：主要应用在发光效果的粒子Shader。

Particle(Alpha-Blended)：主要应用在细碎效果的粒子Shader，如风沙。

Particle(Multiplicative)：主要应用在昏暗效果的粒子Shader，如黑烟。

Sky：天空。

Post-Effect：屏幕空间后期处理Shader

~以选择Unlit模板进入的界面来说明

 

红框区域为Shader的通道，黑色的通道为该Shader模板激活的通道，灰色通道为该Shader模板冻结的通道。只有激活的通道可以连接节点。

红框区域常用通道：

Diffuse：漫反射

Specular：镜面反射

Normal：法线

Emission：自发光

Opacity：不透明度

橙色区域为节点，图中的节点是新建Shader后默认连接的Color节点。

黄色区域为预览窗口，用来观察Shader效果。

黄色区域上方属性：

Return to menu：返回界面1。

Settings：Shader Forge界面的一些设置，讲解见后文。

Compile shader：编译为.shader文件，编译成功按钮为绿色，编译不成功or改动后按钮为红色。

Auto：是否自动编译shader，建议选中。

黄色区域内属性：

属性1：选择预览的模型。

属性2：预览窗口的背景色。

Skybox：选择天空盒，在不受天空影响的模板中被冻结。

Rotate：选中后模型自动旋转。

紫色区域为相关属性选择列表，讲解见后文。

三．简单案例

根据目前移动平台的依旧广泛使用Blinn-Phong光照模型的特点，我们选择Lit(Basic)模板，来制作一个移动平台的Shader。通过简单的制作流程，来了解Shader Forge的基本使用。

 

以上效果可以分解为漫反射通道制作，法线通道制作，高光通道制作，描边制作。

具体步骤：

1. 选择New Shader，在新界面中选择Lit(Basic)模板，修改你的文件名并选择文件路径确定。
2. 预览窗口中的预览模型使用默认的球体，背景色改为白色，选中Rotate。
3. 在节点编辑窗口中，鼠标左键拖动视图，将节点以及通道调整的合适的位置。
4. 鼠标右键菜单中Properties->Texture2D，选中并在节点视窗生成一个Texture2D节点。（在Settings中，选中show node browser panel可以在屏幕右侧面板快速选中。）鼠标左键拖动到Color节点附近。
5. 选中Texture2D节点，点击节点上出现的Select按钮，在出现的窗口中选择一张漫反射纹理贴图。
6. 选中Color节点，点击节点上出现的颜色选择按钮，在出现的色盘中选择颜色。
7. Arithemtic->Multiply生成一个Multiply（乘）节点，将Color和Texture2D的RGB输出引脚分别拖动连接到Multiply的A，B两个输入引脚上。（节点的右侧引脚为输出引脚，左侧引脚为输入引脚。连接方式为：节点1输出引脚——节点2输入引脚or通道）
8. 调整三个节点的位置，Alt+鼠标左键框选三个节点并移动到通道附近，将Multiply的输出引脚连接到Diffuse通道上。
9. 点击Compile Shader，建议Auto。这时可以看到预览窗口中已经有了纹理叠加颜色后的效果了。（color1*color2，等同于Photoshop中的正片叠底效果。）
10. 重复步骤4生成一个Texture2D节点，重复步骤5选择一张法线贴图。
11. 勾选Texture2D节点上的Normal map，并将上方的White改为Bump。（Normal map使用法线贴图必勾选，White修改为Bump使得在材质编辑器中选择一张Texture Type为Default类型的纹理时，会提醒你是否修复为Normal map。）
12. 将法线纹理节点的RGB引脚连接到Normal通道上。预览窗口中的模型将表现出法线的凹凸效果，可以鼠标右键移动光源观察。
13. 重复步骤4生成一个Texture2D节点，重复步骤5选择一张高光贴图。
14. 将法线纹理节点的RGB/R/G/B/A引脚连接到Specular通道上。（高光贴图如果只占用一个通道，那就只选择相应的通道引脚连接。）
15. Constant Vectors->Value，生成一个Value节点，输入0.05并连接到Outline Width通道，此时预览窗口可以看到黑色的轮廓边缘。
16. Properties->Color，生成一个Color节点并修改颜色，连接到Outline Color通道，此时预览窗口可以看到相应颜色的轮廓边缘。
17. 在左下角的属性选择列表区域，点开Properties标签，修改节点的名称（英文）。（或者在节点上方的label里修改。）里面每个属性标签都将暴露在材质编辑器界面供美术进行参数调节，修改的名称则是你在材质编辑器中看到属性名称。
18. 上下拖动标签可以改变属性的顺序。

但是调节边缘宽度的属性并没有暴露出去

1. 将Value节点连接到Outline Width的线断开（Alt+鼠标右键），使用Properties->Value替换该节点。（Constant Vectors->Value生成的Value节点是常量，不可修改，也就不会暴露给编辑器。）
2. 回到Unity，选择.shader文件并create material。

基础操作和讲解见官方入门指南http://www.neatcorporation.com/Projects/ShaderForge/Media/ShaderForge_QuickStart-sc.pdf

更多案例详见官方教程文档

http://acegikmo.com/shaderforge/tutorials/

 

四．节点

 

节点在Shader Forge里面分为以上几个大类。

1. Arithmetic：包含各种数学计算公式。常用abs（绝对值），Max/Min（最大/最小值），OneMinus（1-），Lerp（线性插值），Floor（向下取整），Multiply（乘）。
2. Constant Vectors：常数变量，一维到四维以及4*4矩阵，不会暴露给材质编辑器。
3. Properties：包含暴露给材质编辑器的各种属性。常用Color，Texture2D。
4. UV Operations：针对UV的相关操作。
5. Geometry Data：包括了几何体的输入数据，包括模型的UV，法线方向，世界坐标等等。
6. Lighting：光照的相关数据，主要用于Custom Lighting Shader模板中。
7. External Data：其他数据，包括视点位置，屏幕参数，时间等。
8. Scene Data：场景数据，包括fog颜色，场景深度等信息。
9. Math Constants：数学常量，如π。
10. Trigonometry：三角函数。
11. Code：代码块，函数块。
12. Utility：略。

节点详述请参考节点文档：http://acegikmo.com/shaderforge/nodes/?lang=zh_cn

五．属性列表

Shader Settings标签

Path：文件路径，可修改。

Fallback：在运行平台硬件不支持该shader的情况下，选择替代shader。

Allow using atlased sprites：2D开发使用，3D默认即可。

Draw call batching：批处理绘制调用，默认Enable。

Inspector preview mode：3D/2D/sky，制作的什么类型选什么。

Target renderers：目标渲染器，如无特殊需求，默认。

Properties标签

 

在此标签修改暴露给材质编辑器的属性名称（英文），顺序以及默认值。

Lighting标签

Render Path：渲染路径，正向渲染或延迟渲染，移动平台选择正向渲染即可。

Light Mode：光照模型，对应不同的Shader模板。分别是无光照（UnLit模板）、Blinn-Phong光照模型，Phong光照模型，PBL（基于物理光照，Lit（PBR）模板）。

Gloss Mode：使用光泽度还是粗糙度模型，根据自己需要。

Transparent Mode：透明度模式，淡出or反射。

Remap gloss from [0,1] to [1,2048]：重映射光泽度从[0,1]到[1,2048]。

Enery Conversing：能量守恒，PBR需要勾选。

Lighting Count：光源数量，单一定向光（太阳光）or多重光源

Lightmap & light probes：灯光贴图&灯光探针。

Per-pixel light probe sampling：逐像素光照探针采样。

Reflection probe support：支持反射探针。

Receive Ambient Light：是否接受环境光。

Mask directional light specular by shadows：定向光高光是否被阴影遮挡。

Geometry标签

 

Face Culling：面剔除，默认是剔除背面，可选剔除正面，也选择双面渲染。

Normal Quality：法线质量，插值或归一化，默认使用归一化。

Vertex Positioning：顶点位置，世界空间or裁剪空间or广告牌（法线面向摄像机）。

Normal Space：法线空间选择，切线or建模or世界，默认切线空间。

Vertex offset mode：顶点偏移模式，相对偏移or绝对偏移。基于模型空间的顶点偏移叫做相对偏移，世界空间的顶点偏移叫做绝对偏移。

Tessellation Mode：细分模式，一般不需要用到细分，DirectX11特性。

Outline Extrude Direction：描边挤出方向，一般都是沿着顶点法线方向。

Per-pixel screen coodinates：逐像素屏幕坐标。

Show 2D sprite pixel snap option in material：在材质中显示2D精灵像素单元设置，3D开发忽略。

Blending标签

Blend Mode:混合模式，如果是不透明的就选择Opaque，其余根据需要选择。

Source*_+Destination*_：源*_+目标*_，决定了源图像与目标图像以哪种方式混合。

Color Mask：颜色遮罩，需要过滤的通道取消选择。

Dithered alpha clip：抖动透明裁剪，开or关。

Offset Factor：偏移因子。

Offset Units：偏移单位。

Per-object refraction/scene color (expensive):

Receive Fog：应用雾。

Auto Sort：自动排序，如需手动改变排序，在Order中改变数值。数值越小，在渲染队列越靠前。

Depth Test：深度测试。

Ignore Projectors：忽略投影器。

Write to Depth buffer：是否写入深度缓存。

Stencil Buffer：是否开启模板缓存。

Settings内容

Real-time node rendering：实时节点渲染，是否开启看需求。

Using scroll in the quickpicker：在快速拾取中使用滚动。

Show variable name & precision：显示变量名和精度，看需求开启。

Show node browser panel：显示节点浏览面板，是否开启看个人习惯。

Hierarchal Node Move：层次节点移动。

六．优化

1. 节点尽量精简。
2. 浮点精度降低，开启Show variable name & precision后，每个节点会显示变量名称和精度。针对移动平台，需要降低浮点精度以符合GPU的需求。Float/Half/Fixed精度分别为32/16/11位。常规颜色使用fixed，包括纹理数据；短向量，方向，模型空间坐标以及高动态范围颜色用half；世界空间坐标，纹理坐标，以及需要复杂计算的三角函数，指数幂函数计算使用float。
3. 计算过程中，尽量避免数据类型转换。