学习Unity3D Shader篇 - 从GLSL到Unity3D Shader（一）(学习雷锋好榜样)

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一直在用OpenGL&#;GLSL开发，也用过Unity3D自己开发过一些小玩意。但是一直涉及过U3D的Shader方面。今天开始，有时间就要学习一下。

如果有GLSL的开发经验，学习U3D的Shader开发的话就不是很难，主要就是注意一些CG和ShaderLab的语法和与GLSL的不同之处了。因此以下部分主要是面向有三维开发和shader开发经验的同学。

需要注意，U3D中shader是挂载在Material上，再通过Material挂载到GameObject上的。在脚本中通过操作Material来动态地向shader中传递数据。

对可编程渲染管线和GLSL略有了解的应该都知道，可编程管线最核心的两个部分就是vertex shader和fragment shader(在CG和HLSL叫做pixel shader)了。

而U3D为了简化Shader编写，以及处于兼容性方面的考虑，U3D在CG的基础之上又添加了一些其他的概念，比如Surface Shader, Subshader, Pass, Fallback, Category之类。

Surface Shader{}：理解了vertex shader和fragment shder，实际上也就可以理解surface shader。vertex shader是逐顶点操作，对每个vertex应用一次；fragment shader是逐片段操作，对每个fragment应用一次。那么surface shader自然是逐面操作啦，就是对模型的每个表面应用一次surface shader。比如一个立方体有6个面，那么surface shader会对这6个面各应用一次。

事实上，surface shader会被Unity3D翻译成CG代码。所以surface shader就是经U3D简化的CG shader。

Subshader{}：子着色器。如果有担心一个shader在某一款机型上不能运行怎么办？岂不是要写很多个shader文件？有了Subshader，你再也不需要这么麻烦了。现在我们可以将shader代码写入多个subshader，然后将这些subshader添加到一个shader文件中。在运行过程中，U3D会自顶向下检查当前的某个Subshader是否可用。如果可用，就执行当前shader，否则继续检查下一个subshader是否可用。

Fallback：如果所有的subshader都不能用怎么办？这时候只好叫Fallback出马了。如果所有Subshader都不能运行，那么将会执行Fallback指定的shader文件。

Pass{}：ShaderLab都将写到Pass块中。事实上，CG shader的语句是不能写到Pass中的，因此本节暂时不关注Pass{}语句块。

下面简要介绍一下一个较为完整的U3D的Shader的结构。

在U3D中创建一个shader，那么它的内容将是：(关键字用红色标出)

下面介绍一下关键的部分。

1： 关键字"Shader"指定了这是一个Shader文件。后面的"Custom/NewShader"就是这个Shader的包含路径的名字。

在给某个Material添加shader时，就可以在下图示例的路径找到该shader。

2. 关键字"Properties"：我们都知道GLSL中可以通过glUniform{i}{fv}()函数来通过C&#;&#;向shader中传递数据。那么在U3D这种图形化开发环境中，我们该怎么向shader中传递数据呢？Here "Properties" comes into play。通过在Properties {}语句块中添加属性，便可以通过U3D的Inspector面板向Shader中的变量传递数据。

U3D中约定 ，属性变量名都会加一个下划线"_"作为前缀。

a. 这里_MainTex就是属性变量名(property name)，类&#;于GLSL中的uniform变量。

b. 后面括号中的" "Base (RGB)" "是该变量的display name，即在U3D的Inspector面板中_MainTex显示出来的名字。

而 2D 则代表_MainTex变量的变量类型，此处 2D 相当于 GLSL中的sampler2D。

而常用的类型有：

Range(min, max)：浮点范围属性，Inspector中可以用一个滑杆来修改)；

Vector：四维向量。

Color ：就是颜色了，也是个 一个四维向量，不过四个元素是r, g, b, a。

Rect：矩形纹理，学过OpenGL的都知道了。

Cube：也不用多说了吧。

c. "="后面的语句则是没有手动该变量赋&#;时，该变量的默认&#;。" "white" "就表明如果没有为_MainTex指定一个纹理，那么shader将把_MainTex看作一个纯白色的纹理。

d. "{}"中的内容称为default values，就是缺省&#;，因此这个"{}"其实是可加可不加的。在属性变量为纹理类型时，"{}"中可以添加一些选项，比如纹理坐标生成模式(Object Linear, EyeLinear, SpereMap, CubeReflect或CubeNormal，相当于OpenGL固定管线的一些功能)，光照贴图模式等等。

如果属性变量是数&#;型(比如Float, Vector, Color)，那么这里要用小括号()而不是大括号{}。

下面做一个小实验，将Properties{}块中的内容改成这样：

然后选择挂载该shader的Material，可以看到Inspector面板的内容成为如下所示：

可以看到Hello! Shader与Material param字样。

那么，怎么在脚本中使用类&#;于glUniform()的功能呢？

答案就是Material对象的一系列set方法。比如这里的_Shininess是float，那么，可以写如下一个C#脚本：

便可以将滑杆的&#;传递到shader的_Shininess变量中。这里的"_Shininess"就是Properties块中的属性变量名。

3. Subshader：具体的shader代码就在这里了(也可以放在多个pass中，再把这些pass放到subshader里)。一个subshader可能有多个pass。多个pass是从前往后按顺序执行的。

4. Tags：专供Subshader使用，用来告诉U3D何时和怎么渲染物体。

用法是Tags{"标签0" = "&#;0"， "标签1" = "&#;1", ...}

最常见的Tag就是"RenderType"吧，"RenderType" = "Opaque"表明这是一个不透明的物体。而Transparent就表明是透明物体啦。

搞过OpenGL的都知道透明物体的绘制是有讲究的，因此在这里指定Tags也是大有裨益的。

下面的话来自《猫都能学会的Unity3D Shader入门指南》

另外比较有用的标签还有"IgnoreProjector"="True"（不被Projectors影响），"ForceNoShadowCasting"="True"（从不产生阴影）以及"Queue"="xxx"（指定渲染顺序队列）。这里想要着重说一下的是Queue这个标签，如果你使用Unity做过一些透明和不透明物体的混合的话，很可能已经遇到过不透明物体无法呈现在透明物体之后的情况。这种情况很可能是由于Shader的渲染顺序不正确导致的。Queue指定了物体的渲染顺序，预定义的Queue有：

这些预定义的&#;本质上是一组定义整数，Background = ， Geometry = , AlphaTest = ， Transparent = ，最后Overlay = 。在我们实际设置Queue&#;时，不仅能使用上面的几个预定义&#;，我们也可以指定自己的Queue&#;，写成类&#;这样："Queue"="Transparent&#;"，表示一个在Transparent之后的Queue上进行调用。通过调整Queue&#;，我们可以确保某些物体一定在另一些物体之前或者之后渲染，这个技巧有时候很有用处。

5 LOD 设置该shader的LOD参数。没什么解释的。

6. CGPROGRAM ... END：重头戏来了。实际的cg代码便出现在CGPROGRAM...END之间。

sampler2D _MainTex; 就相当于GLSL的uniform sampler2D _MainTex。而该_MainTex就是由Properties{}语句块传进来的。实际上在这里，uniform可以省略掉了，因为在Properties{}中的定义已经表明该变量是一个uniform变量，因此无需多此一举了。

7. #pragma surface surf Lambert：表明使用surf函数作为surface shader的入口函数，相当于GLSL的vs与fs的main()。而surf函数没有计算的光照部分由系统提供的Lambert模型计算。还有一个BlinnPhong模型可用。

8. struct Input {

float2 uv_MainTex;

}

必须声明成Input类型的结构体，作为surface shader的输入。若一个变量名字是某纹理属性变量名前加uv作为前缀，则该变量就是用来采样该纹理的纹理坐标。

9.

这就是表面着色器了。表面着色器和其他着色器用法差不多，但不能出现在Pass{}块中。而且，输入和输出必须为给定的Input与SurfaceOutput类型。

事实上SurfaceOutput是一个如下的结构体：

Albedo：就是ADS光照模型的Diffuse分量啦。

Gloss：ADS的Shininess。

其他的没什么说的了。

. FallBack "Diffuse"：如果上面的着色器由于一些原因无法运行，则系统会运行"Diffuse"着色器。"Diffuse"是加路径的shader名。如果要回滚我们新加入的shader，则FallBack "Custom/NewShader"。

如此，一个简单的shader便完成了。下面的surface shader实现了一个极其简单的颜色通道修改功能。

Unity之一天一个技术点（十三）---以指定对象为中心，根据鼠标位置旋转照相机 vartarget:Transform;vardistance=.0;varxSpeed=.0;varySpeed=.0;varyMinLimit=-;varyMaxLimit=;privatevarx=0.0;privatevary=0.0;@AddComponentMenu(Camera-Control/MouseOrbit)partialclassMouseOrbit

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