Unity Shader基础( 五）Shader种类

一.Unity Shader种类

1.Surface Shader（表面着色器）

示例

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// File Name:             MyShader
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//片元着色器
Shader "Custom/SurfaceShader" {
	//属性。此语义块的作用仅仅是为了让这些属性显示在材质面板中
	Properties {
		_Color ("Color", Color) = (1,1,1,1)
		_MainTex ("Albedo (RGB)", 2D) = "white" {}
		_Glossiness ("Smoothness", Range(0,1)) = 0.5
		_Metallic ("Metallic", Range(0,1)) = 0.0
	}
		//每一个Shader都可以包含多个SubShader语义块，最少要有一个。当Unity加载shader时就会扫描所有的语义块，
	    //然后选择第一个能在平台上运行的SubShader。如果都不支持，unity就会使用FallBack语义指定的UnityShader。
	SubShader {
	    //标签类型设置，可以设置多个标签，每个标签间以空格隔开
		Tags { "RenderType"="Opaque" "PreviewType" = "Plane"}
		//渲染设置
		LOD 200
		CGPROGRAM
		// Physically based Standard lighting model, and enable shadows on all light types
		#pragma surface surf Standard fullforwardshadows

        	// Use shader model 3.0 target, to get nicer looking lighting
		#pragma target 3.0
		sampler2D _MainTex;
		struct Input {
			float2 uv_MainTex;
		};

		half _Glossiness;
		half _Metallic;
		fixed4 _Color;	
		void surf (Input IN, inout SurfaceOutputStandard o) {
			// Albedo comes from a texture tinted by color
			fixed4 c = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex) * _Color;
			o.Albedo = c.rgb;
			// Metallic and smoothness come from slider variables
			o.Metallic = _Metallic;
			o.Smoothness = _Glossiness;
			o.Alpha = c.a;
		}
		ENDCG
	}
	FallBack "Diffuse"
}

Unity自己创造的一种着色器代码类型，少量的代码可以实现很大的功能，但其实它扩展开了就是顶点/片元着色器，只不过Unity替你封装好了很多代码，这样反而渲染代价比较大，你可以创建一个Surface Shader模板，看一下代码仅仅几行，然后可以在Inspector上点击show generated code，如下图：

然后你会看到它生成了一个庞大到让你想发狂的代码，立马就不想学了，哈哈，不过其实它就是生成了一个顶点/片元着色器的代码，就那几个模块，建议学完顶点/片元着色器再回头看看。不过写Surface Shader倒是很容易的，尤其是复杂的光照部分不用你管了，后面会有单独章节介绍。

2.Vertex/Fragment Shader（顶点/片元着色器）

示例：

Shader "Custom/VertexFragmentShader" {
    Properties {
        _MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
    }
    SubShader {
        Pass {
            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag

            #include "UnityCG.cginc"

            struct appdata
            {
                float4 vertex : POSITION;
                float2 uv : TEXCOORD0;
            };

            struct v2f
            {
                float2 uv : TEXCOORD0;
                float4 vertex : SV_POSITION;
            };

            v2f vert (appdata v)
            {
                v2f o;
                o.vertex = mul(UNITY_MATRIX_MVP, v.vertex);
                o.uv = v.uv;
                return o;
            }

            sampler2D _MainTex;

            fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
            {
                fixed4 col = tex2D(_MainTex, i.uv);
                return col;
            }
            ENDCG
        }
    }
}

我们主要学习的着色器，可以使用Cg/HLSL语言来编写，相对表面着色器复杂一些，但灵活性更高。

3.Fixed Function Shader（固定函数着色器）

示例：

Shader "Custom/FixedFunctionShader" {
    Properties {
        _Color ("Main Color", Color) = (1,1,1,1)
    }
    SubShader {
        Pass {
            Material {
                Diffuse [_Color]
            }
            Lighting On
        }
    }
}

相对于上面两个可编程管线，固定管线技术已经落伍了，当然旧设备不支持可编程管线的要用固定函数着色器，而现在绝大多数GPU都支持可编程技术，而且Unity5.x目前所有固定函数着色器都会被编译成对应的顶点/片元着色器。

综上所述，虽然表面上Unity有三种着色器类型，但经过转化其实就只有一种：顶点/片元着色器，这也是我们后面着重学习的对象。

4、CG/HLSL，GLSL

相对于早期编写着色器的汇编语言，后来开发出了更高级的着色语言，常见的有DirectX的HLSL(High Level Shading Language)，OpenGL的GLSL(OpenGL Shading Language)，NVIDIA的CG(C for Graphic)。这些语言会被编译成汇编语言，也叫中间语言(Intermediate Language, IL)。中间语言再交给显卡驱动翻译成机器语言，即GPU可以理解的语言。

我们看到上面的Surface Shader和Vertex/Fragment Shader的代码示例，发现核心代码都放在CGPROGRAM和ENDCG之间，其实它们是在ShaderLab内部嵌套的CG/HLSL语言，因为CG和DX9风格的HLSL从写法上几乎是一样的，所以在Unity里CG和HLSL是等价的。我们也可以用GLSL来写，但发布平台会少一些，GLSL要嵌套在GLSLPROGRAM和ENDGLSL之间。

通常，Unity会自动把这些CG片段编译到所有相关平台上（D3D9，D3D11，OpenGL ES等），我们可以通过点击shader面板上的Compile and show code旁边的下拉按钮来看它当前编译的平台，你也可以更改要编译的平台。如下图：

但当发布游戏时，游戏数据文件中只包含目标平台需要的编译代码，其他平台的代码会被移除。