Shader 知识点 第一篇 基本结构

着色器概述

什么是着色器？
着色器Shader —— 运行在图形处理单元（GPU）上的程序，可以对图形硬件的渲染功能进行设置。

Unity 使用 ShaderLab 着色语言，同时支持使用 Cg、HLSL、GLSL 编写的着色器程序。

Shader "name"
{
    [Properties]
    SubShader { }  //可以有多个，unity会找到第一个被用户机器支持的子着色器
    [Fallback]     //如果没有子着色器被支持，那么会尝试使用指定的降级着色器
}

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属性块 Properties

对应的变量类型 ——

颜色、向量、4个数、3个数的转换

属性类型	变量类型
Range、Float	float（32位）、half（16位）、fixed(11位)
Int
Color、Vector	float4、half4、fixed4
2D	sampler2D
Rect
Cube	samplerCube
3D	sampler3D

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类型	说明
变量名（”属性面板显示名”，变量类型） = 默认值	属性通过变量名name来访问，通常以下划线开头
数值类型
name(“display name”, Range(min,max)) = num	定义一个浮点数范围
name(“display name”,Float) = num	定义一个浮点数
name(“display name”,Int) = num	定义一个整数
颜色与向量
name(“display name”, Color) = (num,num,num,num)	定义颜色属性，num取值范围 0~1
name(“display name”,Vector) = (num,num,num,num)	定义四维向量属性
纹理类型
name(“display name”,2D) = “name” { options }	定义2D纹理，缺省值为”white”“black”“gray”“bump”
name(“display name”,Rect) = “name” { options }	定义矩形纹理（尺寸非2次方），缺省值同上
name(“display name”,Cube) = “name” { options }	定义立方图纹理，缺省值同上
name(“display name”,3D) = “name”{ options }	定义3D纹理

纹理属性的 options 选项是可选的，具体咋用的还是没太明白（貌似不是太常见）

选项名称	说明
TexGen	纹理生成模式，纹理自动生成纹理坐标时的模式。可以是 TexGen ObjectLinear、TexGen EyeLinear、TexGen SphereMap、TexGen CubeReflect、TexGen CubeNormal，这些模式和OpenGL纹理生成模式相对应。 注意：如果使用自定义的顶点、片段着色器，那么纹理生成模式将被忽略
LightmapMod	光照贴图模式，如果给出这个选项，纹理会被渲染器的光线贴图所影响，即纹理不能被应用在材质中，而是使用渲染器中的设定

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SubShader

使得开发者能针对不同性能的显卡编写不同的着色器程序。

一个着色器可以包含一个 SubShader 列表，unity运行时 会根据实际的运行环境，在列表中从上到下选出第一个被用户显卡支持的 SubShader 来呈现效果。

SubShader   //注意两个 S 都是大写
{
    [Tags]         //标签
    [CommonState]  //通用状态，可以为所有的通道初始化所需的通用状态
    Pass           //通道列表，有些效果不能通过单个通道就完成，那就必须使用多次通道
    {
        [Name and Tags]
        [RenderSetup]
        [TextureSetup]
    }
}

定义通道的类型有 Pass、UsePass、GrabPass

标签 Tags

SubShader 使用的标签 —— 告诉unity引擎或其他用户，如何认证这个 SubShader

Tags{ "标签1"="值1" "标签2"="值2" } //键值对，多个之间用的是空格

SubShader 的标签	说明
Queue	决定对象被渲染的次序 Background（1000）、Geometry默认值（2000）、AlphaTest（2450）、Transparent（3000）、Overlay（4000）、（具体看308页）
RenderType	渲染类型，可以用于着色器替换功能（shader replacement）
DisableBatching	禁用批处理，可选值 True、False、LODFading
ForceNoShadowCasting	强制不投射阴影，如果为True，由该子着色器渲染的对象不会投射阴影
IgnoreProjecttor	忽略投影，例如不想在半透明物体上显示其他物体的阴影
CanUseSpriteAtlas	如果该着色器用于精灵对象上，如果设置为False，那么打包图集之后，着色器不起作用
PreviewType	材质属性面板上预览窗口显示的类型，默认材质球，也可以是 Plane、Skybox

Pass 的标签	说明
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。 unity目前支持的选项有 SoftVegatation Tags{ “RequireOptions” = “SoftVegatation” }

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Pass 通道

SubShader 包装了一个渲染方案，而这个方案是由一个个通道（Pass）来执行的。
SubShader 可以包括多个Pass块，每个Pass能使几何对象被渲染一次。

Pass 
{ 
    [Name and Tags]  
    [RenderSetup]       //渲染设置命令，设置显卡的各种状态
    [TextureSetup]      //纹理设置命令
}

特殊的通道	语法	说明
UsePass	UsePass “Shader/Name”
GrabPass	GrabPass{ [“纹理名”] }

通道渲染设置命令	含义	说明
Lighting	光照	开启或关闭顶点光照，On、Off
Material{ 材质块 }	材质	定义一个顶点光照管线的材质
ColorMaterial	颜色集	当计算顶点光照时使用的顶点颜色，颜色集可以是 AmbientAndDiffuse、Emission
SeparateSpecular	高光开关状态	开启或关闭顶点光照相关的镜面高光颜色，开关状态 On、Off
Color	颜色	设置顶点光照关闭时，使用的颜色
Fog {雾块}	雾	设置雾参数
重点
AlphaTest	Alpha 测试	默认值 LEqual，可选值 Less、Greater、LEqual、GEqual、Equal、NotEqual、Alwalys
ZTest	深度测试模式	Less、Greater、LEqual、GEqual、Equal、NotEqual、Always
ZWrite	深度写模式	On、Off
Blend	混合模式	SourceBlendMode、DestBlendMode、AlphaSourceBlendMode、AlphaDestBlendMode
ColorMask	颜色遮罩	颜色值可以是 RGB 或 A 或 0 或任何 R\G\B\A 的组合，设置0可以关闭所有颜色通道的渲染
Offset	深度偏移因子	设置深度偏移，这个命令只接受常数参数
Cull	裁剪模式	设置裁剪模式，可以是 Back、Front、Off

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Fallback

如果没有任何 SubShader 能被运行在当前的硬件上，那么尝试使用降级着色器

常见用法
Fallback “着色器名”
Fallback Off

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Category

前面所说的渲染设置是在 SubShader 或是在 Pass 中指定的。

Category 分类，是渲染命令的逻辑组，大多数情况下，用于继承渲染状态。（只影响着色器的解析，不影响执行速度）

例如，可以有多个子着色器，它们都需要关闭雾效、设置混合等。

Shader "Example"
{
    Category
    {
        Fog{ Mode Off }
        Blend One One
        SubShader{ }
        SubShader{ }
    }
}