Unity高級開發(fā)（三）-Shader開發(fā)

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1、什么是shader程序:

一段規(guī)定好輸入（顏色俐末，貼圖）丧鸯，輸出（渲染器能夠讀懂的點(diǎn)和顏色的對應(yīng)關(guān)系）的程序咧纠。

shader分類：

1、表面著色器：
為你做了大部分的工作秽澳，只需要簡單的技巧即可實(shí)現(xiàn)很多不錯(cuò)的效果闯睹。(本篇介紹這個(gè))
2、片斷著色器：
可以做的事情更多担神，比較難寫楼吃。
使用片段著色器的主要目的是可以在比較低的層級上進(jìn)行更復(fù)雜（或者針對目標(biāo)設(shè)備更高效）的開發(fā)。

2妄讯、shader的結(jié)構(gòu):

著色器：本身就是一段代碼孩锡，專業(yè)性非常強(qiáng)的代碼。就是指著色器有哪些輸入捞挥。這些子著色器由運(yùn)行的平臺(tái)選擇浮创。它包含：1.屬性定義、2.多個(gè)或者至少一個(gè)子著色器砌函、3.還有一個(gè)處理后的結(jié)果即回滾斩披。而回滾就是計(jì)算著色時(shí)，用來處理所有的子著色器不能運(yùn)行的情況讹俊。

3垦沉、關(guān)于Shader腳本

3-1、創(chuàng)建一個(gè)自己的shader腳本

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3-2仍劈、如何選擇我們創(chuàng)建的shader

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4厕倍、shader腳本介紹

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4-1、Properties : 屬性

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數(shù)值和范圍

name(“display name”, Range(min,max)) = number
name(“display name”, Float) = number
name(“display name”, Int) = number
name("display name", Rect) = "name"{ options }

這些定義一些數(shù)值屬性贩疙，每個(gè)等號后面表示默認(rèn)的取值讹弯，name是給開發(fā)者給這個(gè)值起的可以在代碼中訪問的名字况既，display name則是在材質(zhì)面板上顯示的名字

顏色和向量

name(“display name”,Color) = (number,number，number,number)
name(“display name”, Vector) =  (number,number组民，number,number)

定義顏色值RGBA和向量值（xyzw）,在Shader的數(shù)學(xué)中棒仍，是一樣的。Color會(huì)在屬性面板上出現(xiàn)一個(gè)可供用戶使用的調(diào)色面板按鈕臭胜。Vector則是在面板上出現(xiàn)可以填寫數(shù)字的欄

貼圖

name(“display name”, 2D) = number
name(“display name”, Cube) = number
name(“display name”, 3D) = number
 // 后面texGen 是紋理生成模式（ObjectLinear , SphereMap莫其，CubeReflect，CubeNormal）耸三，一般自定義的shader不會(huì)使用這些模式
name(“display name”, 3D) = "white"{ texGen Eyeliner }

定義2D貼圖乱陡，CubeMap和3D貼圖，等號后面都是默認(rèn)的圖仪壮，都是空字符串或者是Unity定義的“white”,"black","gray","bump".

補(bǔ)充
Unity內(nèi)定的一些屬性列表：
[HideInInspector] 不顯示對應(yīng)的屬性值
[NoScaleOffset] 默認(rèn)貼圖面板帶有tiling和offset屬性憨颠，這個(gè)讓它們不顯示
[Normal] 該帖圖放進(jìn)來是法線圖
[HDR] 該帖圖期望是HDR的圖，HDR:高動(dòng)態(tài)光照渲染（High-Dynamic Range睛驳，簡稱HDR）圖像

4-2烙心、SubShader - 子著色器的實(shí)現(xiàn)

一個(gè)Shader中可以有多個(gè)SubShader（子著色器）實(shí)現(xiàn)，子著色器定義了一個(gè)渲染通道的列表乏沸，并可選是否為所有通道初始化所需要的通用狀態(tài)淫茵。

SubShader
{
    Cull off // 雙面顯示
Blend One One
     Tags{"TagName1" = "Value1"
              "TagName2" = "Value2"
        }
  // 每一個(gè)SubShader必須要有一個(gè)Pass,可以有多個(gè)Pass，用來控制被渲染的幾何體對象
  Pass{   // Pass里面就是整段渲染過程的實(shí)現(xiàn)
     
        }
}

RenderState 渲染狀態(tài)
通道設(shè)置顯示硬件的各種狀態(tài)蹬跃，例如能打開alpha混合匙瘪，使用霧等
Cull off/Back/Front // 雙面顯示/背面不顯示/正面不顯示
設(shè)置多邊形剔除模式
ZTest（Less/Greater/LEqual/GEqual/Equal/NotEqual/Always）默認(rèn)Lequal
設(shè)置深度寫模式，是否次物體的像素深度會(huì)被記錄（默認(rèn)記錄）蝶缀，半透明物體默認(rèn)不記錄
ZWrite On/off
開啟alpha測試
AlphaTest（Less/Greater/LEqual/GEqual/Equal/NotEqual/Always）
設(shè)置alpha混合模式 ()
Blend SourceBlendMode DestBlendMode
- Blend SourceBlendMode DestBlendMode 混合模式

編輯查看混合原理

右鍵顯示源文件查看混合原理

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Fog{ Fog Block} 設(shè)置霧參數(shù)
Fog{Fog Commands}
Mode Off/Global/Linear/Exp/Exp2
Color ColorValue
Density FloatValue
Range FloatValue

fog{
  Mode Linear
  Color(1,1,1,1)
  Density 1000
}

RenderState

ColorMask RGB/A/0 設(shè)置顏色遮罩丹喻，0就是關(guān)閉所有顏色通道的渲染
Offset offsetFactor ,offsetUnits ，設(shè)置深度偏移
Color Color value 設(shè)置當(dāng)頂點(diǎn)關(guān)照關(guān)閉時(shí)所使用的顏色
SeparateSpecular On/Off 開啟或關(guān)閉頂點(diǎn)光照相關(guān)的平行高光顏色
ColorMaterial/AmbientAndDiffuse/Emission 當(dāng)計(jì)算頂點(diǎn)光照時(shí)使用頂點(diǎn)顏色翁都。
Material{Material Block} 定義一個(gè)使用頂點(diǎn)光照管線的材質(zhì)
Lighting On/Off 開啟或關(guān)閉頂點(diǎn)光照
Tags 標(biāo)簽
標(biāo)簽主要是告訴硬件什么時(shí)候調(diào)用該著色器碍论，比如操作手冊，2：30后執(zhí)行什么步驟柄慰，這就是標(biāo)簽鳍悠。
- 標(biāo)簽屬性
  - 1：Rendering Order - Queue tag : 渲染隊(duì)列，就是渲染順序
    - Queue有四種選擇
      1-Background : 最早被調(diào)用坐搔，用來渲染天空盒或者背景
      2-Geometry ：默認(rèn)值藏研，用來渲染非透明物體（普通情況下，場景中的大部分物體就是非透明的）
      3-Transparent ：用于渲染透明物體（從后往前的順序渲染）
      4-Overlay ：最后渲染概行，用來渲染疊加效果（如鏡頭光暈等）
- 2：RenderType tag : 渲染類型主要告訴系統(tǒng)什么類型要怎么顯示蠢挡？
  Opaque: 不透明，最常用（帶法線貼圖的,自發(fā)光的，反射业踏，地形）
  Transparent:半透明物體(粒子禽炬，字體)
  TransparentCutout:透明遮罩shader
  Background:天空Shaders
  Overlay:GUITexture,Helo,Flare shaders
  TreeOpaque:枝干
  TreeTransparentCutout:樹葉
  TreeBillboard: 樹的面片，效果會(huì)好一些
  Grass:草
  GrassBillboard:草的面片
- 3:其他標(biāo)簽
  ForceNoShadowCasting tag 不產(chǎn)生陰影
  IgnoreProjector tag 不被Projectors影響
  
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我們在Unity中可以通過相機(jī)方法：
RenderWithShader Render the camera with shader replacement.設(shè)置渲染shader
SetReplacementShader Make the camera render with shader replacement. 設(shè)置渲染替換shader

4-3勤家、SubShader - LOD 著色器的設(shè)定值

LOD:調(diào)整根據(jù)設(shè)備圖形性能來調(diào)整畫質(zhì)時(shí)可以進(jìn)行比較精確的控制瞎抛。

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關(guān)于
VertexLit及其系列 = 100
Decal, Reflective VertexLit = 150
Diffuse = 200
Diffuse Detail, Reflective Bumped Unlit, Reflective Bumped VertexLit = 250
Bumped, Specular = 300
Bumped Specular = 400
Parallax = 500
Parallax Specular = 600

如何進(jìn)行質(zhì)量設(shè)定？
http://www.ceeger.com/Components/class-QualitySettings.html

4-4却紧、Input

Input其實(shí)是需要我們?nèi)ザx的結(jié)構(gòu)，這給我們提供了一個(gè)機(jī)會(huì)胎撤，可以把所需要參與計(jì)算的數(shù)據(jù)都放到這個(gè)Input結(jié)構(gòu)中晓殊，傳入surf函數(shù)使用；

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UV mapping的作用是將一個(gè)2D貼圖上的點(diǎn)按照一定規(guī)則映射到3D模型上伤提，是3D渲染中最常見的一種頂點(diǎn)處理手段巫俺。
變量前面加一個(gè)uv_MainTex:
就代表提取它的uv值（其實(shí)就是兩個(gè)代表貼圖上點(diǎn)的二維坐標(biāo) ）, surf程序中直接通過訪問uv_MainTex來取得這張貼圖當(dāng)前需要計(jì)算的點(diǎn)的坐標(biāo)值了

4-5、surf

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SurfaceOutput是已經(jīng)定義好了里面類型輸出結(jié)構(gòu)肿男，但是一開始的時(shí)候內(nèi)容暫時(shí)是空白的介汹，我們需要向里面填寫輸出，這樣就可以完成著色了舶沛。先仔細(xì)看看INPUT吧嘹承，現(xiàn)在可以跳回來看上面定義的INPUT結(jié)構(gòu)體了：

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4-6、FallBack

Fallback Off    明確表示沒有后援的shader
Fallback "name" 指定后援名字

4-7如庭、Pass（通道）

Pass{[Name and Tags] [RenderSetup][TextureSetup]}
Pass{[名字和設(shè)定標(biāo)簽][渲染設(shè)定][貼圖設(shè)定]}
SubShader里面的Tags是針對SubShader進(jìn)行設(shè)定叹卷，而這里面的Tags是針對Pass（通道）做一些設(shè)定

Tags 用來控制光照管道（環(huán)境光照，頂點(diǎn)光照和像素光照）中Pass的任務(wù)和一些其他選項(xiàng)坪它。
LightMode tag 光照模式標(biāo)簽
Always:總是渲染骤竹，沒有光照應(yīng)用
ForwardBase:用于正向渲染，環(huán)境主要方向燈和電光/SH等的應(yīng)用
ForwardAdd:用于正向渲染往毡，附加的像素光被應(yīng)用蒙揣，每個(gè)光照一個(gè)Pass
PrepassBase:用于延遲光照，渲染法線/鏡面指數(shù)
PrepassFinal:用于延遲光照开瞭，通過結(jié)合紋理懒震，光照和自發(fā)光渲染最終顏色。
Vertex：用于頂點(diǎn)光照渲染惩阶，當(dāng)物體沒有光照映射時(shí)挎狸，所有頂點(diǎn)光照被應(yīng)用
VertexLMRGBM:用于頂點(diǎn)光照渲染，當(dāng)物體有光照映射的時(shí)候使用頂點(diǎn)光照渲染断楷。
VertexLM：用于頂點(diǎn)光照渲染锨匆，當(dāng)物體有光照映射的時(shí)候使用頂點(diǎn)光照渲染
ShadowCaster：將物體當(dāng)作陰影產(chǎn)生者來渲染
ShadowCollector:正向渲染對象的路徑，將對象陰影收集到屏幕空間緩沖區(qū)中。

頂點(diǎn)著色器與片段著色器所有的代碼要寫在CGPROGRAM 與 ENDCG里面,頂點(diǎn)著色器返回的就是一個(gè)頂點(diǎn)信息恐锣，而像素著色器返回的就是一個(gè)Color值

Pass{
CGPROGRAM
#pragma vertex vert   //預(yù)編譯指令 表示是一個(gè)頂點(diǎn)光照的名字茅主， vert是頂點(diǎn)光照方法的名字，下方的代碼有這個(gè)函數(shù)
#pragma fragment frag // 預(yù)編譯指令土榴，表示是一個(gè)片段著色器名字诀姚，frag是片段著色器方法的名字，下面有這個(gè)函數(shù)的實(shí)現(xiàn)
ENDCG
}

預(yù)編譯指令

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為什么再次申明這個(gè)屬性：
我們用來實(shí)例的這個(gè)shader其實(shí)是由兩個(gè)相對獨(dú)立的塊組成的玷禽，外層的屬性聲明赫段，回滾等等是Unity可以直接使用和編譯的ShaderLab；而現(xiàn)在我們是在CGPROGRAM...ENDCG
這樣一個(gè)代碼塊中矢赁，這是一段CG程序糯笙。對于這段CG程序，要想訪問在Properties
中所定義的變量的話撩银，必須使用和之前變量相同的名字進(jìn)行聲明给涕。于是其實(shí)sampler2D _MainTex;
做的事情就是再次聲明并鏈接了_MainTex，使得接下來的CG程序能夠使用這個(gè)變量额获。

Pragma Target 2.0 與Target 3.0,Target 3.5的區(qū)別
如果想讓我們寫的著色器代碼在不同的GPU運(yùn)行够庙，那么使用2.0就好,這是通用的。

#pragma target 2.0
Works on all platforms supported by Unity. DX9 shader model 2.0.
Limited amount of arithmetic & texture instructions; 8 interpolators; no vertex texture sampling; no derivatives in fragment shaders; no explicit LOD texture sampling.

較高的著色器編譯目標(biāo)允許使用更現(xiàn)代的GPU功能
具體參考文檔Unity User Manual (5.6)/Graphics/Graphics Reference/Shader Reference/Writing vertex and fragment shaders/Shader Compilation Target Levels
Unity跨平臺(tái)中抄邀，Shader可以通過根據(jù)平臺(tái)來進(jìn)行耘眨，不指定那么就會(huì)支持所有平臺(tái)