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【猫猫的Unity Shader之旅】之一个完整的Shader示例(猫猫的娱乐)

编辑:rootadmin
Unity Shader结构介绍

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  上回我们创建了一个用自己的材质和Shader的立方体,并且举例说了模型、材质、Shader三者的关系,想必大家已经很了解了。还不了解的同学请戳这里。对于我们创建的Shader,虽然我们自己没有写代码,但是Unity为我们生成了一个简单的Shader:

  从结构上来看,Shader最外层是一个“Shader”开头的代码块,中间的”Custom/CubeShader”是Shader的路径,也就是我们从材质的Shader列表中选择的位置。

  代码块中间是Shader的具体内容,这里分为三部分:

Properties块,该Shader的属性,也就是Shader的接口,会以UI的形式显示在使用该Shader的材质的属性面板上。

SubShader块,是Shader的主要内容,一个Shader中可以有一个或多个SubShader,Unity会选择一个合适的执行。如果有多个合适的,会按照从上到下的顺序选择。这样的目的是为了兼容新旧显卡,我们可以把只有在新显卡才能支持的代码写在上面,新旧都支持的写在下面,这样当程序运行在新显卡的时候就会显示更好的效果,在旧的显卡上也能保证正常运行。

FallBack语句,Shader的“备胎”,类似于default语句。当所有的SubShader都不合适的时候,Unity就会选择FallBack给定的Shader运行。

 Shader属性

  Unity Shader中属性的定义语法如下:

  

  Ps技术让大家见笑了…

  总体来说,属性就是Shader内外交互的一个桥梁。无论是从编辑器UI上去修改,还是通过脚本给Shader赋值,我们最终会通过变量名去拿到输入的值。至于显示名,是在UI中显示的该属性的描述。比如我们新建的Shader,UI上显示是这样的:

  

  这里的“Base(RGB)”就是属性的显示名。

  Unity Shader提供了不同类型的属性,这些属性决定了属性可以接受的值得类型和默认值是什么。具体的类型有以下几种,:

  在UI上看到的结果是这样的:

  

 SubShader块

  这里就是Shader的主要代码啦。这里第一行有个Tags。这个Tags里面是当前SubShader的所有标签。这些标签的形式都是“xxx”= “yyy”,告诉Unity“xxx”这个属性的值是“yyy”。多数情况下,我们使用内置的标签就可以了,如果有需要,也可以自己定义标签自己用。在我们这个例子中,就是告诉Unity我们定义的渲染类型为Opaque。

【猫猫的Unity Shader之旅】之一个完整的Shader示例(猫猫的娱乐)

  之后的一行定义了LOD值为。LOD是Levels of Detail的缩写,我们可以简单的认为LOD给我们的Shader标示了一个品质,比方说就是紫色品质。在Unity中可以设置最大允许的LOD值。这样如果我们设置的最大LOD比这个SubShader的LOD低,Unity就会认为这个SubShader是不合适的啦。不过具体这个最大LOD怎么设置猫猫现在还没有弄明白,如果有路过的大神懂得怎么设置还请赐教。

  再后面位于CGPROGRAM和ENDCG之间的就是SubShader的主要代码啦~用CGPROGRAM和ENDCG表示我们的Shader用的是Cg/HLSL语言编写的,如果用GLSL则需要改为GLSLPROGRAM和ENDGLSL。后面一句#pragma surface surf Lambert是一条编译指令,告诉Unity我们现在写的是一个Surface Shader,它的Surface方法名叫surf,我们使用的光照模型叫做Lambert(兰伯特)。

  这里简单给大家补充一下,Unity中的shader分为三类:

固定管线Shader可编程Shader(vertex+fragment Shader)Surface Shader

  其中的Surface Shader最容易上手,虽然对于一些复杂的渲染效果Surface Shader会力不从心,但是它毕竟可以让我们快速的了解和学习Shader,而且编写一些比较简单的Shader时Surface Shader也足够了,所以我们选择从Surface Shader开始我们的旅程。

  后面我们定义了变量_MainTex。注意这里的定义是真正的Shader内部的定义,属性的定义其实还是Unity层面的一个接口,我们用同名的方式来关联属性的值和内部的变量。

  在后面我们定义了一个结构体Input,同时可以看到这个结构体是给下面的surf函数用的。surf函数我们可以理解为一个回调函数,当然我们也可以定义为MySurf,只需要修改编译指令就可以啦。这个surf函数接受一个参数是我们定义的Input类型,另一个参数SurfaceOutput类型是Unity内置的,不过我们可以找到它。在Unity安装目录的Editor下找到DataCGIncludes,用任意文本编辑器打开Lighting.cginc,搜索SurfaceOutput就可以找到了,它包含这些信息:

  在surf函数中,我们用到了内置的tex2D方法,这个方法是从一张贴图中根据贴图坐标得到颜色等信息。这里我们用到了Input结构中的uv_MainTex,表示”_MainTex”的贴图坐标。text2D返回一个half4类型的值,表示贴图对应坐标的一点的颜色和Alpha值。之后就是给SurfaceOutput结构赋值了,实际上,surf方法主要的任务就是给SurfaceOutput结构赋值。

 FallBack语句

  这个就不要讲了吧,它真的只是个备(hǎo)胎(rén)而已。

Surface Shader渲染过程简介

  还记得吗?我们上文说过Shader君是个无所不能的有着高度自主权的家伙,那它自然不止上面说到的那点功能。回头看看上面的编译指令,我们只是指定了一个名叫surf的surface function和一个叫Lambert的光照模型。其实所谓的光照模型,也不过是个函数罢了,我们到Lighting.cginc中搜索Lambert就可以看到它的真容:

  这里需要注意一下,Lambert光照模型对应的函数名为LightingLambert,这是一个约定,所有的光照模型需要以“LightingMyLight“这样的形式命名。好吧,本着拿来主义,我们把这个模型拿到我们的代码中,此时我们的Shader应该是这样:

  回头看看我们的立方体,好像没什么变化,毕竟本质上还是同一个光照模型嘛。除了自定义surface函数和光照模型,其实我们还可以通过编译指令自定义vertex函数和finalcolor函数,vertex函数用于对模型的顶点信息进行修改,finalcolor函数对最后的像素颜色进行修改,一个完整的Surface Shader渲染过程大概是这样的:

  

  我们可以自定义一下这几个函数,得到一个完整的Shader:

  在MyVert中,我们修改了原来顶点的位置,在Unity中拖动Shader中的MoveAmount,立方体就会发生变化:

  

     

  MyFinalColor函数中,我们直接用光照模型输出的颜色信息作为最终的颜色信息,感兴趣的童鞋可以自行修改最终颜色试试。

结束语

  呼~终于写完啦!猫猫本意是把Surface Shader的基本内容完整的向大家介绍一下,结果越写越多,只好把一些细节的东西留着以后再说啦~希望大家看了之后能有所收获,咱们下回再见!

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