《Unity Shader 入门精要》笔记02

Unity Shader基础

  • 3.3 Unity Shader的结构
    • 3.3.1 给我们的Shader起个名字
    • 3.3.2 材质和Unity的桥梁:Properties
    • 3.3.3 重量级成员:SubShader
    • 3.3.4 留一条后路:Fallback
  • 3.4 Unity Shader的形式
    • 3.4.1 Unity的宠儿:表面着色器
    • 3.4.2 最聪明的孩子:顶点/片元着色器
    • 3.4.3 被抛弃的角落:固定函数着色器

3.3 Unity Shader的结构

3.3.1 给我们的Shader起个名字

//这个Shader在材质面板中的位置就是Shader->Custom->MyShader
Shader "Custom/MyShader" {}

3.3.2 材质和Unity的桥梁:Properties

Properties {
	Name ("display name", PropertyType) = DefaultValue
// 属性名  显示名称        类型				默认值
	//Number and Sliders
	_Int ("Int", Int) = 2
	_Float ("Float", Float) = 1.5
	_Range("Range",Range(0.0, 5.0)) = 3.0
	//Colors and Vectors
	_Color ("Color", Color) = (1,1,1,1)
	_Vector ("Vector", Vector) = (2,3,6,1)
	//Texture
	_2D ("2D", 2D) = "" {}
	_Cube ("Cube", Cube) = "white" {}
	_3D ("3D", 3D) = "black" {}
}

3.3.3 重量级成员:SubShader

每个UnityShader文件可以包含多个SubShader语义块,但至少有一个
Unity会找一个可以在目标平台运行的SubShader,如果没找到则会使用FallBack语义指定的UnityShader

SubShader{
	// 可选的标签 应用于所有的Pass
	//是一个键值对(Key/Value Pair) 键和值都是字符串类型
	Tags{ "TagName1" = "Value1" "TagName2" = "Value2" }

	// 可选的状态 应用于所有的Pass
	[RenderSetUp]
	
	Pass{
	}
	// Other Passes
}

Pass过多会造成渲染性能的下降

状态设置 (可以在SubShader中设置或者在单独的Pass块中设置

状态名称 设置指令 解释
Cull Cull Back/Front/Off 设置剔除模式: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 ZWrite On/Off 开启/关闭深度写入
Blend Blend SrcFactor 开启并设置混合模式

SubShader标签块(仅可以在SubShader使用,不可以在pass中使用

标签类型 说明 例子
Queue 控制渲染顺序,指定该物体属于哪一个渲染队列,通过这种方式可以保证所有的透明物体可以在所有不透明物体渲染之后被渲染,我们也可以自定义使用的渲染队列来控制物体的渲染顺序 Tags{“Queue”=“Transparent”}
RenderType 对着色器进行分类,例如这是一个不透明的着色器,或是一个透明的着色器等。这可以被用于着色器替换功能 Tags{“RenderType”=“Opaque”}
DisableBatching 一些SubShader在使用Unity的批处理功能时会出现问题,例如使用了模型空间下的坐标进行顶点动画。这时可以通过该标签来直接指明是否对该SubShader使用批处理 Tags{“DisableBatching”=“True”}
ForceNoShadowCasting 控制使用该SubShader的物体是否会投射阴影 Tags{“ForceNoShadowCasting” = “True”}
IgnoreProjector 如果该标签为"True",那么使用该SubShader的物体将不会受到Projector的影响。通常用于半透明物体 Tags{“IgnoreProjector” = “True”}
CanUseSpriteAtlas 当该SubShader是用于精灵(sprites)时,将该标签设为"False" Tags(“CanUseSpriteAtlas” = “False”}
PreviewType 指明材质面板将如何预览该材质。默认情况下,材质将显示为一个球形,我们可以通过把该标签的值设为"Plane" / “SkyBox” 来改变预览类型 Tags{“PreviewType” = “Plane”}

Pass语义块

Pass{
	[Name]
	//例如 Name "MyPassName"
	//通过这个名称可以使用ShaderLab的UsePass命令来直接使用其他UnityShader中的Pass 例如UsePass "MyShader/MYPASSNAME"
	//Unity内部会把所有Pass名称转换成大写字母 所以需要使用大写形式
	[Tags]
	[RenderSetUp]
	//Other code
}

Pass中使用的标签

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”=“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。目前,Unity支持的选项有:SoftVegetation。在后面的版本中,可能会增加更多的选项 Tags{“RequireOptions”=“SoftVegetation”}

UsePass:使用命令来复用其他UnityShader中的Pass
GrabPass:抓取屏幕并存储在纹理中,用于后续Pass处理

3.3.4 留一条后路:Fallback

Fallback "name"
//或者
Fallback Off //关闭Fallback功能

例子 Fallback "VertexLit"
Fallback还会影响阴影的投射。在渲染阴影纹理时,Unity会在每个Unity Shader中寻找一个阴影投射的Pass,但我们不需要专门实现,因为Fallback使用的内置Shader包含了通用的Pass。因此正确设置Fallback是非常重要的。

3.4 Unity Shader的形式

ShaderLab语义块

Shader "MyShader"{
	Properties{
		//所需的各种属性
	}
	SubShader{
		//真正意义上的Shader代码会出现在这里
		//表面着色器/顶点片元着色器/固定函数着色器
	}
	SubShader{
		//和上一个类似
	}
}

3.4.1 Unity的宠儿:表面着色器

Unity自己创造的着色器代码类型 为我们处理了很多光照细节。所需代码量少 渲染代价较大 但本质与顶点/片元着色器一样
也就是说当给Unity提供一个表面着色器的时候,它在背后仍旧把它转换成为对应的顶点/片元着色器
表面着色器是顶点/片元着色器的更高一层的抽象

Shader "Custom/Simple Surface Shader"
	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"
}

由上例子可看出,表面着色器被定义在SubShader语义块而非是Pass语义块
因为表面着色器不需要关心开发者使用多少个Pass 每个Pass如何渲染

3.4.2 最聪明的孩子:顶点/片元着色器

Shader "Custom/Simple VertexFragment Shader"{
	SubShader{
		Pass{
			CGPROGRAM
			
			#pragma vertex vert
			#pragma fragment frag

			float4 vert(float4 v : POSITION) : SV_POSITION{
				return mul (UNITY_MATRIX_MVP,v);
			}
			fixed4 frag() : SV_Target {
				return fixed4(1.0,0.0,0.0,1.0);
			}
			ENDCG
		}
	}
}

顶点/片元着色器的代码需要定义在Pass语义块内,因为我们需要自己定义每个Pass需要使用的Shader代码
代码量高但是灵活性也很高,可以控制渲染的实现细节

3.4.3 被抛弃的角落:固定函数着色器

老设备才用 我觉得可以忽略

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