untiy 3d ShaderLab_第7章_ Forward渲染路径_2_Forward渲染路径下的重要光源

 第7章 Forward渲染路径
    本章的主要目的是让大家在不使用Unity的Surface Shader时，也能够正确地存取Unity的光源数据，从而定制自己的Forward渲染路径的Shader。如果读者没有这个需求，或者己经了解了Unity是如何为Forward渲染路径存放光源数据的，那么就可以跳过本章。  
7.2Forward渲染路径下的重要光源
7.2.1 设计检测用的材质

其编辑器截图如图所示，

_WorldSpaceLightPosO.x.shader文件，其主要代码如下:

Shader "Tut/Lighting/Forward/Lab_1/Add/_WorldSpaceLighPos0.x" {
	SubShader {
		pass{
		Tags{ "LightMode"="ForwardBase"}
		CGPROGRAM
		#pragma vertex vert
		#pragma fragment frag
		#pragma multi_compile_fwdbase
		#include "UnityCG.cginc"
		#include "Lighting.cginc"


		struct vertOut{
			float4 pos:SV_POSITION;
			float4 color:COLOR;
		};
		vertOut vert(appdata_base v)
		{
			vertOut o;
			o.pos=mul(UNITY_MATRIX_MVP,v.vertex);
			o.color=float4(0,0.5,1,1);//输出蓝色
			return o;
		}
		float4 frag(vertOut i):COLOR
		{
			return i.color;
		}
		ENDCG
		}//end pass
		pass{
		Tags{ "LightMode"="ForwardAdd"}
		Blend One Zero//该混合模式消去Forward Base的影响
		CGPROGRAM
		#pragma vertex vert
		#pragma fragment frag
		#include "UnityCG.cginc"
		#include "Lighting.cginc"


		struct vertOut{
			float4 pos:SV_POSITION;
			float4 color:COLOR;
		};
		vertOut vert(appdata_base v)
		{
			vertOut o;
			o.pos=mul(UNITY_MATRIX_MVP,v.vertex);
			o.color=_WorldSpaceLightPos0.x;//有4个类似这样的Shader，分别输出xyzw分量
			return o;
		}
		float4 frag(vertOut i):COLOR
		{
			return i.color;
		}
		ENDCG
		}//end pass
	}
}

    这个材质的ForwardAdd Pass使用了Blend One Zero的混合模式，因此可以正确地输出最后执行的ForwardAdd Pass的输出，而且，如果ForwardAdd Pass末被执行，将会输出ForwardBase Pass的结果，即输出1个鲜亮的蓝色(0，0.5，1.0)。
7.2.2不存在Pixel光源时的情况

    当前场景中有两个平行光和4个点光源，但是全为Vertex光源。现在我们可以将此场景编译运行一下，其结果如下图所示。可见到在LightMode = ForwardBase的Pass内_WorIdSapceLightPos0没有被设置一个光源数据，而右边的信号输出全是ForwardBase Pass输出的鲜亮的蓝色，这说明当前情况下的ForwardAdd Pass没有被执行。

7.2.3存在Pixel平行光时的情况

    我们将一个平行光改为Pixel光源，其结果如下图所示，在FowardBase的Pass内，_WorldSpaceLightPos0和_LightColor0有了数据，但是右边的鲜蓝色信号输出告诉我们此时FowardAdd Pass仍没有被执行。

7.2.4存在Pixel点光源时的情况

       如果此时我们再将一个或者多个点光源设为Pixel光源，而没有Pixel平行光，可以看到如下图所示的结果，右边的信号输出显示ForwardAdd Pass包含光源数据且被执行。左边的FowardBasePass内_WorldSpaceLightPosO内有数据，但是对应的_LightColor0没有，这样使用_WorldSpaceLightPos0和_LightColor0的组合输出仍然是黑色，对最终的光照没有影响。

      这种情形的存在原因，是Unity为FowardAdd Pass准备的光源数据在再次轮回到为FowardBase准备数据时Unity未及时清除的结果。Unity出于性能方面的考虑，因为毕竟在CPU和GPU之间频繁传递数据是很耗资源的一件事情。

7.2.5  Forward渲染路径下的Pixel光源小结

    至此我们可以总结， 在LightMode = ForwardBase,LightMode=FowardAdd的Pass内，_WorldSapceLightPos0只会含有Pixel光源。在ForwardBase Pass内，只有场景中存在RenderMode为Important的Pixel平行光时，才会含有有效的_WorldSpaceLightPos0和_LightColor0的组合。