第1篇 初始廬山真面目 - unity 3D Shader - Unity 3D ShaderLab開發實踐

2 Unity中Shader的形態

2.1 shader基本結構

Shader "Examples/ShaderSyntax"
{
    CustomEditor = "ExampleCustomEditor"

    Properties
    {
        // Material property declarations go here
        //[optional: attribute] name("display text in Inspector", type name) = default value
    }
    SubShader
    {
        // The code that defines the rest of the SubShader goes here
        //<optional: LOD>
        //<optional: tags>
        //<optional: commands>
        //<One or more Pass definitions>
        Tags { "ExampleSubShaderTagKey" = "ExampleSubShaderTagValue" }
        LOD 100

        Pass
        {
            //<optional: name>
			//<optional: tags>
		    //<optional: commands>
   			//<optional: shader code>
           // The code that defines the Pass goes here
           Name "ExamplePassName"
           Tags { "ExamplePassTagKey" = "ExamplePassTagValue" }
           // ShaderLab commands that apply to this Pass go here.

           // HLSL code goes here.
        }
        
        Pass
        {
        	// The next pass
        }
    }

    Fallback "ExampleFallbackShader"
}
 

Shader包含：

• 關於自己的資訊；
• 可選的fallback的shader物件；
• 一個或多個subshader

subshader，不同的subshader可以用來針對不同的GPU設定，不同的硬體，不同的渲染管線，和不同的執行時設定，一個subshader，為了獲取想要的渲染效果定製的一個完整的渲染過程，包含：

• 基本資訊，包括硬體，渲染管線，執行時資訊；
• 關於subshader的key-value pair資訊；
• 一個或多個passes；

passes，一個pass指的是一次操作得到一次繪製結果的過程，就好比執行了一次頂點著色器，片段著色器，並輸出了一張繪製結果，SubShader下的Pass會按照從上往下的順序依次渲染。pass中包含：

• 關於pass的key-value tag資訊；
• shader programs前需要設定的render state；
• shader programs；

2.3 Unity中shader的2中形態

2.3.1 vertex+fragment shader

需要實現頂點和片段著色器，可以定製平臺編譯目標相關的引數。

2.3.2 Surface Shader

編寫與光照互動的著色器很複雜。有不同的燈光型別，不同的陰影選項，不同的渲染路徑 （前向和延遲渲染），著色器應該以某種方式處理所有這些複雜性。

SurfaceOutput的結果如下：

struct SurfaceOutput {
	half3 Albedo; //顏色紋理
	half3 Normal; //法線，tangent space空間
	half3 Emission; //自發光，不受照明的影響
	half Specular; //高光指數，0..1範圍
	half Gloss; //光澤度
	half Alpha; //Alpha通道
};
 

此處需要注意的是SurfaceShader中，支援的自定的函式常見的有：

#pragma surface surfaceFunction lightModel vertex:vert finalcolor:colorFunc

surfaceFunction對應的是surface函式，lightModel對應的是光照模型的函式（內建的有Standard ，StandardSpecular ，Lambert，BlinnPhong ），vert是自定義的頂點函式，colorFunc是自定義的最終顏色修改函式。

具體例項可以參見：Unity - Manual: Surface Shader examples (unity3d.com)

參見：Unity Shader - Writing Surface Shaders 編寫表面著色器_Jave.Lin 的學習筆記-CSDN部落格

2.4 屬性和uniform變數

// in property
_MyColor ("Some Color", Color) = (1,1,1,1) 
_MyVector ("Some Vector", Vector) = (0,0,0,0) 
_MyFloat ("My float", Float) = 0.5 
_MyTexture ("Texture", 2D) = "white" {} 
_MyCubemap ("Cubemap", CUBE) = "" {}

// in hlsl
fixed4 _MyColor; // low precision type is usually enough for colors
float4 _MyVector;
float _MyFloat; 
sampler2D _MyTexture;
samplerCUBE _MyCubemap;

Properties支援的型別

通過指令碼控制屬性：

矩陣不能定義到Property中，只能夠通過指令碼的方式進行設值。

3 Shader中用到的各種空間的概念

用到的空間包括：模型空間、世界座標空間、視空間（相機空間）、視錐體、裁剪空間。

世界空間到模型空間的變換矩陣：transform.worldToLocalMatrix, shader中是_World2Object;

模型空間到世界空間的變換矩陣：transform.localToWorldMatrix, shader中是_Object2World;

世界空間到相機空間的變換為：camera.worldToCameraMatrix，Shader中對應的是UNITY_MATRIX_MV，可以把向量從模型空間變換到相機空間；

視錐體，如下：

裁剪空間，就是將視錐體變換成為一個長方體。

camera.projectionMatrix, shader中對應的是UNITY_MATRIX_MVP,直接把物體上的點投影到螢幕上。

4 基本光照模型

LightingLambert計算漫反射光，Editor/Data/CGIncludes/Lighting.cginc

乘上了atten * 2是為了更容易達到過曝；

BlinnPhong計算：

具體參見：games101 - 2 - Shading - grassofsky - 部落格園 (cnblogs.com)

其他

Unity - Manual: Built-in shader helper functions (unity3d.com)

Unity Shader內建appdata結構 - 老嶽部落格 - 部落格園 (cnblogs.com)

Unity3d之Shader篇_風宇衝_新浪部落格 (sina.com.cn)

作者： grassofsky

出處： http://www.cnblogs.com/grass-and-moon

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