Unity Shader学习—入门知识点总结一

2017-11-07 本文已影响72人一个有味道的名字

关于 unity shader 的入门知识点网上还是有很多的，那这里进行一下简单的总结，当然只是对语法结构上的总结。

shader，也叫着色器，是GPU渲染管线中的一部分，只是这部分是可编程的，也就是可以通过编程进行控制。

而在unity中进行的shader编写与传统意义上的shader还是有一些不同的，因为unity相当于做了一层封装，我们需要按照unity给定的语法结构进行shader编写，如果直接像是OpenGL或者Direct3D那样编写是行不通的。

当然，这里只对unity shader进行总结，OpenGL与Direct3D可以自行百度。

OK，对于unity shader而言，更准确的说是unityshaderlab，其有两种常用的结构：

表面着色器，也就是surface shader，这是unity提出来的一种概念，简化了shader的编写难度，而且提供了大量的内置变量，宏，方法等等，unity建议使用表面着色器来编写和光照有关的shader。
顶点片元着色器，也就是vertex and fragment sahder，在OpenGL与Direct3D中也有类似的着色器，基本上没什么区别。顶点片元着色器比着表面着色器更加的自由与强大，当然，对于光照，顶点片元着色器需要自行处理。

可能有的朋友还听说过固定渲染管线shader，这是一种已经被弃用的shader，但是在一些老式的显卡上还是有这样的shader的。这里不做过多的介绍。

那么，我们来看一下关于shader的语法结构：

Paste_Image.png

整个shader，大致可以分为两个部分：

Properties块，用于定义属性，显示在Inspector面板上。
SubShader，子着色器，一个shader可以有多个子着色器，当然，重要的是子着色器里面的内容Pass块，一个子着色器可以包含多个Pass块，Pass块中就是shader代码。当有多个Pass块时，除了会根据平台，硬件等因素自动识别第一可以执行的Pass块外，还可以通过代码控制执行具体的Pass块。

OK，下面是Shader的语法：

Shader "name"{
      Properties{
        ....
      }
      SubShader{
        Tags{...}
        [CommonState]
        Pass{
            //也可以有Tags{}
            CGPROGRAM
            ...
            ENCG
          }
       // Fallback "name"
      }
}

大致的语法结构就是这样。
解释一下：

属性定义：Properties，定义shader的输入，这些输入可以有默认值，且可以在Inspector面板上进行修改调试，还可以通过代码进行修改。
子着色器：一个shader可以有多个子着色器，这些子着色器互不干扰，且只有一个会运行，编写多个子着色器的目的是为了解决平台兼容性问题，unity会自己选择兼容终端平台的shader运行。
Pass：一个Pass就是一次绘制，可以看成一个DC（DrawCall），对于表面着色器而言，只有一个Pass，但是顶点片元着色器可以有多个Pass，多个Pass可以实现一些特殊效果。
而且我们可以在一个shader中使用另一个shader的某一个Pass块，Pass块是可以命名的，使用use "passname"这样的方式可调用，具体方式。
CG代码：写在CGPROGRAM与ENDCG之间。
Fallback：回滚，相当于备胎。

关于shader的输入：

属性定义变量：属性定义中的变量是Shader参数的主要设置方式。它是随材质变化的，每个使用该Shader的材质都可以在Inspector或者脚本中设置这些参数。这些参数除了在Shader的Properties段中定义外，还需要在Cg中声明方可使用。
全局变量：Shader有一组SetGlobalXXX方法，可以对Shader的在Cg中定义而没有在属性中定义的uniform变量进行设置。这个设置是全局的，所有定义了该uniform的Shader都会受到影响。例如我们希望场景随着时间变化而改变颜色，就可以给场景所使用到的Shader设置统一的全局颜色变量，然后在脚本中通过设置该颜色来改变场景的颜色。在角色释放技能时场景变黑也可以使用这个方法。

至于能在shader中定义的属性，有如下几种：

Paste_Image.png

下面介绍一些关于SubShader中的知识点：

Tags：标签，被用来修饰子着色器，硬件会通过标签来决定什么时候调用该着色器。
比较常见的Tags有：
1. Queue 渲染队列
  从名字就可以看出来，这个是决定渲染顺序的，它定义了一个整数，决定了shader的渲染次序，数字越小就越早被渲染，这也就意味着，越早渲染就会被后渲染的物体给覆盖掉。
  unity中预定义的渲染队列有：

Paste_Image.png

RenderType
渲染模式，其实它主要是用在处理camera特效上的，ShaderPeplacement是会用到渲染模式的。通常情况下，我们也就会在当渲染透明物体时用 "RenderType"="Transparent"，在渲染不透明物体时用"RenderType"="Opaque"。
IgnoreProjector
忽略投影，在一些特效上，可能需要忽略投影所造成的效果。
更多关于Tags的内容

CommonState：渲染状态，SubShader中可以定义一组Render State，基本上就是一些渲染的开关选项，他们对该SubShader的所有的Pass都有效，所以称Common。当然，这些Render State也可以在每个Pass中分别定义。
比较常见的有以下几种：
Cull Back | Front | Off
多边形表面剔除开关。Back表示背面剔除，Front表示正面剔除，Off表示关闭表面剔除即双面渲染。
ZWrite On | Off
控制当前对象的像素是否写入深度缓冲区（depth buffer），默认是开启的。一般来说绘制不透明物体的话ZWrite开启，绘制透明或半透明物体则ZWrite关闭。
ZTest (Less | Greater | LEqual | GEqual | Equal | NotEqual | Always)
控制如何进行深度测试，默认是LEqual。
Blend Off
关闭混合
Blend SrcFactor DstFactor
最终颜色 = Shader产生的颜色 × SrcFactor + 屏幕上原来的颜色 × DstFactor
Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha
透明度混合
更多参考在此

OK，第一部分就先介绍到这里。

Unity Shader学习—入门知识点总结一

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