Unity Shader基础

Unity Shader基础

先上代码,代码一般是这样的。

void Initialization(){
	//先从硬盘加载代码再加载到GPU中
	string vertexShaderCode = LoadShaderFormFile(VertexShader.shader);
	string fragmentShaderCode = LoadShaderFormFile(FragmentShader.shader);
	LoadVertexShaderFromString(vertexShaderCode);
	LoadVertexShaderFromString(fragmentShaderCode);
	//设置各种属性输入
	SetVertexShaderProperty("vertexPosition", vertices);
	SetVertexShaderProperty("MainTex", someTexture);
	SetVertexShaderProperty("MVP", MVP);
	Disable(Blend);			/关闭混合
	Enable(ZText);			//设置深度测试
	SetZTextFunction(LessOrEqual);
	//其他
}
void Onrendering(){
	//调用渲染命令
	DrawCall();
}

VertexShader.shader

in float3 vertexPosition;
in sampler2D MainTex;
in Mateix4x4 MVP;

out float4 position;

void main(){
	position = MVP * vertexPosition;
}

FragmentShader.shader

in float4 position;

out float4 fragColor;

void main(){
	fragColor = float4(1.0, 1.0, 1.0, 1.0);
}

Unity Shader 概述

Unity中shader需要和材质(Material)】配合使用才能达到需要的效果，一般流程：

• 创建一个材质
• 创建一个Unity Shader，并把它赋给上一步的材质
• 把材质赋给给需要渲染的对象
• 在材质面板中调整Unity Shader的属性，以得到满意的效果

单独的shader是无法发挥任何作用的，它必须和材质结合起来，才能产生效果。

ShaderLab

ShaderLab 是Unity提供的一种专门为Unity Shader服务的语言。

一般结构如下：

 Shader "Example/Diffuse Simple" {
    Properties {
    	//属性
    }
    SubShader {
    	//显卡A使用的子着色器
    }
    SubShader {
    	//显卡B使用的子着色器
    }
    Fallback "Diffuse"
}

材质和Unity Shader 的桥梁：Properties

Properties语义块的定义通常如下：

Properties {
	_Name ("Display Name", PropertyType) = DefaultValue
}

_Name 是属性的名字，在Shader中访问，通常以一个下划线开始。
"Display Name" 是显示的名称，会在材质面板中显示。
PropertyType 是指定它的类型，类型表如下：

属性类型	默认定义语法	例子
Int	number	_Int("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) = (1.0, 1.0, 1.0, 1.0)
Vector	(number,number,number, number)	_Vector("Vector", Vector) = (2, 3, 4, 5)
2D	"defaulttexture"{}	_2D("2D", 2D) = "white" {}
Cube	"defaulttexture"{}	_Cube("Cube", Cube) = "white" {}
3D	"defaulttexture"{}	_3D("3D", 3D) = "white" {}

SubShader语义块

定义模板：

SubShader {
	[Tags] //可选

	[RenderSetup]

	Pass {
	}
}

** 状态设置 **

ShaderLab中常见渲染状态设置选项

状态名称	设置指令	解释
Cull	Cull Back/Front/Off	设置提出模式：剔除背面/正面/关闭剔除
ZTest	ZTest Less Greater/LEqual/GEqual/NotEqual/Always	设置深度测试时使用的函数
ZWrite	ZWriteON/Off	开启/关闭深度写入
Blend	Blend SrcFactor DstFactor	开启并设置混合模式

** SubShader **

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。
标签的结构如下：

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

SubShader的标签列表：

标签类型	说明	例子
Queue	控制渲染顺序	Tags { "Queue" = "Transparent" }
RenderType	对着色器分类	Tags { "RenderType" = "Opaque" }
DisableBatching	Unity的SubShader批处理功能	Tags { "DisableBatching" = "True"}
ForceNoShadowCasting	控制使用该SubShader的物体是否投射阴影	Tags { "ForceNoShadowCasting" = "True"}
IgnoreProjector	使SubShader的物体不受Projector影响。通常用于半透明物体	Tags { "IgnoreProjector" = "True"}
CanUseSpriteAtlas	用于精灵时，设为false	Tags { "CanUseSpriteAtlas" = "False"}
PreviewType	指明材质面板将如何预览该材质	Tags { "PreviewType" = "Plane"}

** 注意 ** 上述标签仅能在SubShader中声明，而不能在Pass中声明。Pass的标签与SubShader不同。

** Pass语义块 **

定义：

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

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" = "ForwordBase"}
RequireOptions	用于指定当满足某些条件时才渲染该Pass,它的值是由空格分隔的字符串。目前，Unity只支持SoftVegetation	Tags { "RequireOptions" = "SoftVegetation"}

** Fallback **

在SubShader后面的是一个Fallback指令，如果上面的SubShader在显卡上都不能运行，就运行这个最低级的Shader。相当于一个保险。

Unity Shader的形式

一般有三种Shader：

• 表面着色器(Surface Shader)
• 顶点着色器(Vertex Shader)
• 固定函数着色器(Fixed Funtion Shader)

表面着色器

原来学OpenGL的时候，没听说个有什么表面着色器，因为这是Unity自己创建的一种着色器代码类型。

来看看官网的一个表面着色器代码：

Shader "Example/Diffuse Simple" {
    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"
}

这段代码将材质的表面设置为白色。

CGPROGRRAM 和 ENDCG之间的代码是使用CG/HLSL编写的，这里需要将CG/HLSL语言嵌套在ShaderLab语言中。值得注意的是，这里的CG/HLSL语言跟原生的CG/HLSL语言有着细微的不同，例如有些原生的函数和用法Unity并没有支持。

顶点着色器

格式:

Shader "VertexAndFragment Shader" {
	  Pass {
	      // ... the usual pass state setup ...
	      
	      CGPROGRAM
	      // compilation directives for this snippet, e.g.:
	      #pragma vertex vert
	      #pragma fragment frag
	      
	      // the Cg/HLSL code itself
	      
	      ENDCG
	      // ... the rest of pass setup ...
	  }	
}

固定函数着色器

格式：

Shader "Basic" {
	Properties{
		_Color("Color", Color) = (1.0, 0.5, 0.5, 1.0)
	}
	SubShader {
		Pass {
			Material {
				Diffuse [_Color]
			}
			Lighting On
		}
	}
}

结束语：

Unity SHader 的选择：

• 除非你有非常明确的需求必须要使用固定函数着色器，否则别用。
• 如果要和各种灯光打交道，可能更需要表面着色器，但需要小心它在移动平台的性能表现。
• 如果需要使用的光照数目非常少，顶点着色器是首选。
• 最重要的是，如果有很多自定义的渲染效果，那么请选择顶点着色器。