UnityShader 的基本概念

2021-08-15

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engine

Unity 中的 Shader 不同于 OpenGL 的 GLSL ，它是通过 ShaderLab 语言编写的。

ShaderLab 是 Unity 为开发者提供的高层级的渲染抽象层，它是一种说明性语言。

ShaderLab 使用了一些嵌套在花括号内部的语义来描述一个 Unity Shader 文件的结构，这些结构包含了许多渲染所需的数据。

$a_{1}$

一个 Unity Shader 的基本结构如下：

Shader "shaderName" {
    Properties{
        // 属性
    }
    
    SubShader{
        // 显卡 A 使用的子着色器
    }
    
    SubShader{
        // 显卡 B 使用的子着色器
    }
    Fallback "VertexLit"
}

可以在 Properties 语句块中定义着色器所需的各种属性，这些属性将会出现在材质面板中。

UnityShader 中的属性

UnityShader 中共有 8 种属性类型，如下代码所示：

Shader "Basic/BasicPropertiesShader"
{
    Properties
    {
        _Int ("Int",Int) = 100
        _Float("Float",Float) = 10.0
        _Range("Range",Range(0.0,5.0)) = 3.0
        _Color("Color",Color) = (1,1,1,1)
        _Vector("Vector",Vector) = (2,3,6,1)
        _2D("2D",2D) = ""{}
        _Cube("Cube",Cube) = "while"{}
        _3D("3D",3D) = "black"{}
    }
    Fallback "Diffuse"
}

Int、Float、Range 类型对应单独的数字，Color、Vector 类型对应四维向量，2D、3D、Cube 对应纹理类型，默认值通过一个字符串和花括号来指定，字符串要么是空的，要么是内置的纹理名称，比如“while”、“black”、“gray”等。

定义这些属性之后就可以在参数面板里面去调节对应值。

![[9982b5e6d65970f8349220a7bf3b2f1c_MD5.png]]

要想真正使用这些值去调节 Shader 效果，还需要在 SubShader 中再定义一遍。

SubShader 的使用

每一个 UnityShader 可以包含多个 SubShader 语义块，但最少要有一个。

SubShader 语义块中包含的定义如下：

SubShader {
   // 可选
   [Tags] 
   
   // 可选
   [RenderSetup]
   
   Pass{
   
   }
   
   // Other Pass
}

SubShader 中定义了一系列 Pass 和可选的状态（RenderSetup）和标签（Tags），每个 Pass 定义了一次完整的渲染流程。

Pass 中也可以定义状态（RenderSetup）和标签（Tags）。

但是 SubShader 中的标签是特定的，和 Pass 中使用的标签是不一样的。

而状态设置的语法是相同的，但 SubShader 中设置了状态，会是全局生效作用于所有的 Pass ，不过 Pass 中不想用全局状态可以在 Pass 另外定义状态来修改。

状态设置

ShaderLab 中提供的状态设置主要就是渲染时是否开启深度测试、混合模式等。

如果有了解 OpenGL 渲染的，就应该对这些不陌生了，只是 OpenGL 通过 API 调用来设定，而 ShaderLab 通过在 Shader 中来指定了。

ShaderLab 中提供的渲染状态如下，直接摘抄自《Unity Shader 入门精要》的附图了。

![[a488e6e1ba1262a518701dbe0a7f9bf7_MD5.png]]

Tag 标签

SubShader 的标签是一个键值对，键和值都是字符串类型，这些键值对是 SubShader 和渲染引擎之间的沟通桥梁，它们用来告诉 Unity 的渲染引擎：SubShader 希望怎样以及何时渲染这个对象。

具体的标签类型如下，，直接摘抄自《Unity Shader 入门精要》的附图了。

![[393e39a248c10ffef93dfa8abb303de2_MD5.png]]

Pass 块

Pass 语义块的结构如下：

Pass {
    [Name]
    [Tags]
    [RenderSetup]
    // render code
}

在 Pass 语义块进行渲染之前也有一些状态要设置，Name 就是该 Pass 的名字，渲染状态和 SubShader 中提到的渲染状态一致。

Pass 中的标签不同于 SubShader 中的标签，可用的如下：

![[47b2eb0171b46d7445dbafca80b51979_MD5.png]]

Fallback

最后的 Fallback 块就是当前面的渲染都不行才会走到这里了，相当于是兜底了。

另外，当 UnityShader 有问题的话，物体的颜色会出现粉红色的异常。

![[37250fe5578c47ac6eb5563234eb486e_MD5.png]]

Shader 分类

UnityShader 共有三种类型的 Shader ，分别是表面着色器、顶点/片元着色器、固定函数着色器。

表面着色器 Surface Shader

表面着色器是 Unity 自己创造的一种着色器代码类型，需要的代码量很少，但渲染的代价很大。

Unity 在表面着色器背后做了很多工作，将它们转换成对应的顶点/片元着色器。

顶点/片元着色器 Vertex/Fragment Shader

顶点/片元着色器就是 OpenGL 中常用的着色器了，只不过这里统一在一个文件中描述，而且渲染流程和 OpenGL 的流程也大同小异，代码上会有些区别，原理都是一样的。

固定函数着色器

固定函数着色器用的就比较少了，也渐渐淘汰了，实际上它最后也被 Unity 转换成了顶点/片元着色器。

小结

以上就是关于 UnityShader 的基本概念，也算是《UntiyShader入门精要》的读书笔记了。

看完一遍书，再来博客总结一遍内容，用输出促进输入，从而学的更牢固一点，接下来就要进入正式的 UnityShader 编写了。