《Unity Shader 入门精要》读书笔记 | 第 3 章 Unity Shader 基础

发布于 2023-09-06  0 次阅读

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我在学习本书时使用的 Unity 版本为 2021.3.6f1。

我对于书中内容的注释会标明为 arimx 注，并使用斜体。

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Unity Shader 概述

材质和 Unity Shader

在 Unity 中需要配合使用材质（Material）和 Unity Shader 来达到需要的效果。一个常见的流程是：

  1. 创建一个材质
  2. 创建一个 Unity Shader，赋给上一步创建的材质
  3. 把材质赋给要渲染的对象
  4. 在材质面板中调整 Unity Shader 的属性，以得到满意的效果

Unity Shader 定义了渲染所需的各种代码（如顶点着色器和片元着色器）、属性（如使用哪些纹理）和指令（如渲染和标签设置），而材质允许调节这些属性，并将其赋给相应的模型。

Unity 中的材质

Unity 中的材质需要结合一个 GameObject 的 Mesh 或 Particle Systems 组件来工作。它（与 Unity Shader 配合）决定了游戏对象看起来是什么样子的。

Unity 中的 Shader

Unity 中的 Shader 与渲染管线的 Shader 不同。

Unity 5.2 版本提供了 4 种 Unity Shader 模板（arimx：2021.3 版本中是 5 种）：

  • Standard Surface Shader
  • Unlit Shader
  • Image Effect Shader
  • Compute Shader
  • Ray Tracing Shader（arimx 注）

其中，Standard Surface Shader 会产生一个包含了标准光照模型（使用了基于物理的渲染方法）的表面着色器模板；Unlit Shader 则会产生一个不包含光照（但包含雾效）的基本顶点/片元着色器；Image Effect Shader 则为实现各种屏幕后处理效果提供了一个基本模板；Compute Shader 会产生一种特殊的 Shader 文件，利用 GPU 的并行性进行一些与常规渲染流水线无关的计算。

单独的 Unity Shader 无法发挥作用，必须与材质配合。

在 Inspector 面板中可以看到一个 Unity Shader 的导入设置。Default Maps 指定了该 Unity Shader 使用的默认纹理。下方显示了一些与该 Unity Shader 相关的信息。如果该 Unity Shader 是表面着色器，可以单击 Surface shader 一栏后的“Show generated code”来查看生成的顶点/片元着色器；如果该 Unity Shader 是固定函数着色器，可以单击 Fixed function 一栏后的“Show generated code”来查看生成的代码。“Compile and show code”允许开发者检查该 Unity Shader 针对不同图像编程接口编译的 Shader 代码。除此之外，Unity Shader 的导入面板还可以查看其使用的渲染队列（Render queue）、是否关闭批处理（Disable batching）、属性列表（Properties）等信息。

Unity Shader 的基础：ShaderLab

Unity Shader 是 Unity 为开发者提供的高层级的渲染抽象层。ShaderLab 是 Unity 提供的专门为 Unity Shader 服务的语言。它使用了一些嵌套在花括号内部的语义（syntax）来描述一个 Unity Shader 文件的结构。ShaderLab 定义了显示一个材质所需的所有东西，而不仅仅是着色器代码。

一个 Unity Shader 的基础结构如下所示：

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"
}

Unity Shader 的结构

名字

每个 Unity Shader 文件的第一行都要通过 Shader 语义来指定该 Unity Shader 的名字。通过在字符串中添加斜杠，可以控制 Unity Shader 在材质面板出现的位置，如：

Shader "Custom/MyShader" { }

Properties

Properties 语义块包含一系列属性（Property），这些属性将会出现在材质面板中。

Properties 语义块的定义通常如下：

Properties {
    Name ("display name", PropertyType) = DefaultValue
    Name ("display name", PropertyType) = DefaultValue
    // 更多属性
}

在 Shader 中使用属性的名字 Name 来访问它们，Unity 中属性的名字通常以一个下划线开始。"display name" 是出现在材质面板上的名字。除此之外，还要对每个属性指定类型和默认值。

属性类型默认值的定义语法
Intnumber
Floatnumber
Range(min, max)number
Color(number, number, number, number)
Vector(number, number, number, number)
2D"defaulttexture" {}
Cube"defaulttexture" {}
3D"defaulttexture" {}

下面是一个示例：

Properties {
    _Int ("Int", Int) = 2
    _Float ("Float", Float) = 1.5
    _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) = "white" {}
    _3D ("3D", 3D) = "black" {}
}

Unity 允许重载默认的材质编辑面板，以提供更多自定义的数据类型。

为了在 Shader 中可以访问到这些变量，需要在 Cg 代码片段中定义和这些属性类型相匹配的变量。

SubShader

咕咕咕