[Unity Shader]Shader前述
什么是Shader
- Surface Shaders —— 也称为表面着色器。这大概是Unity的骄傲。它去除了大部分“麻烦的工作”,可以适用于很多情况下
- Fragment Shaders —— 片段着色器。它允许你做更多的工作,但也更难写,而且它还让我们可以做低层的一些东西,像顶点光照,这对于移动设备和多个通道(passes)所必需的更高级的效果会非常有用。
Surface Shaders的代码需要看起来像这样:
你可以使用Pass中的语句来控制这个Z方向的缓存是否对你的着色器代码有影响,或者你的Shader是否写入该缓冲区内,例如: Zwrite Off表明不会更新你的任何输出像素的Z方向的缓存区。
您可以使用这种技术来在其他对象上打孔 —— 通过写入Z缓冲区,但不输出任何实际的像素颜色,那么使用这个Shader的模型背后的对象将不能被写入(因为Z缓冲区中有距离更近的像素了),这样看起来这个对象就像是被打了洞一样。
下面展示了一个最简单的Surface Shader:
Shader "Custom/Hello" {
Properties {
_MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" {}
}
SubShader {
Tags { "RenderType"="Opaque" }
LOD 200 CGPROGRAM
#pragma surface surf Lambert sampler2D _MainTex; struct Input {
float2 uv_MainTex;
}; void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o) {
half4 c = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex);
o.Albedo = c.rgb;
o.Alpha = c.a;
}
ENDCG
}
FallBack "Diffuse"
}
理解Shader代码
Properties
_Name ( "Displayed Name", type ) = default value {options}
- _Name:程序中引用的名字,和我们一般理解的变量名称是一样的。
- Displayed Name:这个字符串将会出现在Unity材质的编辑面板上。
- type:该属性的类型。Unity支持以下几种属性类型:
- Color:表示一个单一的RGBA颜色值;
- 2D: 表示一张大小为2的次方的纹理贴图,可以使用基于模型UV坐标来进行采样;
- Rect:表示一张纹理不是2的次方的纹理贴图;
- Cube:表示一个可用于反射的3D立方体映射贴图,可以进行采样;
- Range(min, max):一个取值范围在min到max之间的浮点值;
- Float: 一个可以为任意值的浮点值;
- Vector:一个4维度的向量。
- default value:该属性的默认值。
- Color:使用浮点值表示的(r, g, b, a),例如(1,1,1,1);
- 2D/Rect/Cube:对于贴图类型的属性,默认值可以是一个空字符串,或者"white", "black", "gray", "bump"这样的字符串;
- Float/Range:在此范围内的值即可;
- Vector:以(x,y,z,w)形式表示的4D向量;
- { options }:只和纹理类型的2D、Rect和Cube相关,它必须至少被指定为{ }。你可以使用空格分隔多个选项,有如下选择:
- TexGen贴图生成模式:该纹理的自动纹理坐标生成模式。可以为ObjectLinear, EyeLinear, SphereMap, CubeReflect, CubeNormal。这些直接对应了OpenGL中的texgen modes。注意,如果你编写了一个顶点函数,那么可以忽略TexGen。
//Define a color with a default value of semi-transparent red
_MainColor ("Main Color", Color) = (1,0,0,0.5)
//Define a texture with a default of white
_Texture ("Texture", 2D) = "white" {}
Tags
Shader结构
Shader "Custom/Hello" {
Properties {
_MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" {}
}
SubShader {
Tags { "RenderType"="Opaque" }
LOD 200 CGPROGRAM
//Lambert定义了光照模型
#pragma surface surf Lambert sampler2D _MainTex; struct Input {
float2 uv_MainTex;
}; void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o) {
half4 c = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex);
o.Albedo = c.rgb;
o.Alpha = c.a;
}
ENDCG
}
FallBack "Diffuse"
}
//Define a float variable
vec2 coordinate;
//Define a color variable
float4 color;
//Multiply out a color
float3 multipliedColor = color.rgb * coordinate.x;
我们可以使用.xyzw和.rgba符号访问存储在这些变量中的值(颜色、位置、法线等)。
从Surface Shader输出信息
void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o) {
o.Albedo = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex).rgb;
}
显然,我们是为SurfaceOutput中的Albedo属性进行了设置。SurfaceOutput是Unity为我们定义的一种结构体,它的结构定义如下:
struct SurfaceOutput {
half3 Albedo; //颜色纹理
half3 Normal; //法线
half3 Emission; //自发光,不受照明的影响
half Specular; //高光指数
half Gloss; //光泽度
half Alpha; //Alpha通道
};
只需要通过Input结构体,我们就可以告诉系统,为当前正在处理的像素得到在MainTex中对应的纹理坐标。如果不止一张纹理,例如还有一张_OtherTexture,我们只需要添加如下代码:
struct Input {
float2 uv_MainTex;
float2 uv_OtherTexture;
};
struct Input {
float2 uv_MainTex;
float2 uv2_OtherTexture;
};
Input结构体
- float3 viewDir:视角方向,用于计算视差效果和边缘照明等;
- 使用COLOR语义的float4:包含了插值后的逐顶点颜色;
- float4 screenPos:屏幕空间中的位置;
- float3 worldPos:世界空间中的位置;
- float3 worldRefl:如果Surface Shader没有改写o.Normal,将包含了环境反射向量;
- float3 worldNormal:如果Surface Shader没有改写o.Normal,将包含了环境法线向量;
- INTERNAL_DATA:当我们需要改写o.Normal时,一些函数,如WorldNormalVector等,需要该变量进行计算;
Shader "Custom/Hello" {
Properties {
//1、_MainTex变量名
_MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" {}
}
SubShader {
Tags { "RenderType"="Opaque" }
LOD CGPROGRAM
#pragma surface surf Lambert
//2、_MainTex变量名
sampler2D _MainTex; struct Input {
//3、uv_MainTex变量名
float2 uv_MainTex;
}; void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o) {
half4 c = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex);
o.Albedo = c.rgb;
o.Alpha = c.a;
}
ENDCG
}
FallBack "Diffuse"
}
当该属性是一张文字,而你需要在Input结构中得到对应的uv坐标时,uv或者uv2后面的名称也必须和属性名相同。
在上图中,_MainTex对应了一张纹理贴图,它对应的变量类型就是sampler2D类型,只要得到了一个uv坐标,我们就可以在贴图上进行采样得到颜色值。
surf函数中仅用了一个函数:
o.Albedo = tex2d( _MainTex, IN.uv_MainTex).rgb;
它使用Input中得到的该像素对应的_MainTex中的uv坐标,在_MainTex进行采样,得到一个float4类型的颜色值(包括了透明通道)。如果我们需要得到透明通道的值,可以这样做:
float4 texColor = tex2d( _MainTex, IN.uv_MainTex );
o.Albedo = texColor.rgb;
o.Alpha = texColor.a;
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