Unity渲染(一):Shader着色器基础入门之纯色Shader

2023-11-21 21:20

本文主要是介绍Unity渲染(一):Shader着色器基础入门之纯色Shader,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

Unity渲染(一):纯色Shader

通过这里,你可以学习到UnityShader基本语法,CG语义,GPU渲染流水线等编写着色器的基础知识

开发环境:Unity5.0或者更高


在这里插入图片描述

最终效果

概述

1. Unity shader 基本语法
2. 顶点着色器与片元着色器参数传递
3. 基本shader语义
4. GPU渲染流水线

1.1 开始

  • 创建场景并取名为SolidColor并在场景中添加CameraCube

在这里插入图片描述

Hierachy
  • 创建MaterialShader

在这里插入图片描述

  • 删除Shader中所有代码后,写入如下代码, 这是shader的基本结构
Shader "Toturial/SolidColor"
{SubShader{Pass{CGPROGRAMENDCG}}
}

此时Console出现了两条警告信息,第一条表示该Shader代码中的所有SubShader都不支持,第二条表示需要该Shader对GPU顶点着色器和片元着色器进行编程,在

Shader warning in 'Toturial/SolidColor': Toturial/SolidColor shader is not supported on this GPU (none of subshaders/fallbacks are suitable)
Shader warning in 'Toturial/SolidColor': Both vertex and fragment programs must be present in a shader snippet. Excluding it from compilation

代码说明
  1. Shader "xx/xx"表示在Unity材质面板的路径
    d
  2. SubShader{ ... } 中编写着色代码,可以写多个,GPU会选择一个最合适的来进行渲染
  3. Pass{ ... } 写在SubShader中 ,渲染逻辑和渲染配置写在这里面,可以写多个,有几个就会渲染几次
  4. CGPROGRAM ... ENDCG CG代码,渲染逻辑写在这里面

1.2 简化的GPU渲染管线

在这里插入图片描述

简化的GPU渲染管线

管线说明(重要!!!)
  1. Unity将顶点数据、顶点颜色等属性传入Shader ,进入GPU顶点着色器处理,之后进入裁剪阶段,裁剪完成后数据将进入片元着色器,最后输出到屏幕
  2. 其中顶点着色器和片元着色器是可编程的(表示可以在Shader中写代码进行控制)
  3. 裁剪阶段是可配置的(表示可以在Shader中使用一些特定的语法进行设置 例如 Cut off)

1.3 顶点着色器和片元着色器

在我们对顶点着色器(Vertex Shader)以及片元着色器(Fragment Shader)进行编程之前,需要先从获取对象的属性,例如图片的顶点位置和颜色,模型的顶点位置、法线方向、颜色等。

我们通过语义绑定来获取模型数据或者图片的位置和颜色

语义说明
  1. 类型 变量名 :POSITION; 获取输入的顶点 (例如:float4 vertex : POSITION)
  2. 类型 变量名 : COLOR 获取输入的颜色,SpriteRenderer 和Image组件上的Color
  3. :SV_POSITION 顶点着色器输出的顶点位置,SV表示System Value的缩写
  4. :SV_TARGET 片元着色器输出的值

了解了语义之后,我们需要定义函数为顶点着色器和片元着色器进行编程控制。

宏定义

#pragma vertex vert 定义顶点着色器,vert为函数名 可以改成其他的
#pragma fragment frag 定义片元着色器 ,frag为函数名 可以改成其他的

之后我们在CGPROGRAM … ENDCG中写入如下代码:

Shader "Toturial/SolidColor"
{SubShader{Pass{CGPROGRAM#pragma vertex vert#pragma fragment frag float4 vert(float4 vertex : POSITION): SV_POSITION{return UnityObjectToClipPos(vertex);}fixed4 frag() : SV_TARGET{return fixed4(0,0,1,1);}ENDCG}}
}

其中UnityObjectToClipPos(vertex)表示将顶点位置从对象空间转换到裁剪空间,这一步是为了将3D的场景最终输出到一张2D的屏幕上。参考Unity官方文档 https://docs.unity3d.com/cn/current/Manual/SL-BuiltinFunctions.html

最终返回了蓝色fixed4(0,0,1,1);,之后给场景中的Cube添加材质Custom_SolidColor

在这里插入图片描述

最终效果

1.4 代码结构优化

上面的代码中我们只用到了顶点位置:POSITION语义,当我们需要多个参数的时候,例如还需要颜色,法线方向等我们可以使用结构体给顶点着色器函数传参

修改 CGPROGRAM … ENDCG 中的代码,首先我们定义一个结构体名为a2v,他是application to vertex 的缩写,意思是表示数据从应用传递到顶点着色器

struct a2v
{float4 vertex : POSITION;fixed4 color : COLOR;
};

我们再定义一个结构体用于将数据从顶点着色器输出后传递到片元着色器,结构体名为v2f ,它是vertex to fragment的缩写,

struct v2f
{float4 pos : SV_POSITION;fixed4 color : COLOR;
};

之后修改顶点着色器函数返回值和参数

v2f vert(a2v v)
{v2f o;o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);o.color = v.color;return o;
}

完整代码

Shader "Toturial/SolidColor"
{SubShader{Pass{CGPROGRAM#pragma vertex vert#pragma fragment frag struct a2v{float4 vertex : POSITION;fixed4 color : COLOR;};struct v2f{float4 pos : SV_POSITION;fixed4 color : COLOR;};v2f vert(a2v v){v2f o;o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);o.color = v.color;return o;}fixed4 frag(v2f i) : SV_TARGET{return fixed4(0,0,1,1);}ENDCG}}
}

最终结果
在这里插入图片描述

最终效果

1.5 使用Properties属性

在场景中创建一个Image与2D Sprite

在这里插入图片描述
Image组件的Material设置为Custom_SolidColor
SpriteRenderer 的Material设置为Custom_SolidColor

此时出现了一个报错

Material 'Custom_SolidColor' with Shader 'Toturial/SolidColor' doesn't have a texture property '_MainTex'

这是因为图片组件会将Sprite设置给Shader中的_MainTex,所以我们在Properties中需要定义一个变量名为_MainTex类型为2D的参数,将以下代码写在SubShader上面。

Properties
{_MainTex("MainTex",2D) = "white"{}
}
代码说明
  1. Properties{...} 代码块定义材质属性。参阅 ShaderLab:定义材质属性
    这部分的参数会显示在材质面板上
    在这里插入图片描述
  2. _MainTex("MainTex",2D) = "white"{} _MainTex表示变量名,用于在C#访问,"MainTex"表示在材质面板上的名字,2D为参数类型,“white”{}为默认值

接下来我们给材质属性添加一个设置颜色的功能,首先在Properties属性添加Color

   Properties{_MainTex("MainTex",2D) = "white"{}_Color("Color",Color) = (1,1,1,1)}

之后我们需要在CGPROGRAM… ENDCG 中定义变量用来获取Properties里的_Color值,在 struct a2v上面定义

#pragma vertex vert
#pragma fragment frag fixed4 _Color;struct a2v
{

修改frag函数

fixed4 frag(v2f i) : SV_TARGET
{return _Color;
}

修改材质界面的Color
在这里插入图片描述
完整代码:

Shader "Toturial/SolidColor"
{Properties{_MainTex("MainTex",2D) = "white"{}_Color("Color",Color) = (1,1,1,1)}SubShader{Pass{CGPROGRAM#pragma vertex vert#pragma fragment frag fixed4 _Color;struct a2v{float4 vertex : POSITION;fixed4 color : COLOR;};struct v2f{float4 pos : SV_POSITION;fixed4 color : COLOR;};v2f vert(a2v v){v2f o;o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);o.color = v.color;return o;}fixed4 frag(v2f i) : SV_TARGET{return _Color;}ENDCG}}
}

最终看到效果

在这里插入图片描述

最终效果

接下来我们将使用Image.Color和SpriteRenderer修改材质的颜色,因为我们在a2v结构体中对color进行了:Color语义绑定,之后将a2v结构体传入顶点着色器vert,在顶点着色器中实例化了一个v2f结构体并对color进行赋值,之后将v2f传递到片元着色器中,所以我们需要把片元着色器frag中的返回值修改为i.color就可以达到效果。

fixed4 frag(v2f i) : SV_TARGET
{return i.color;
}

修改完后我们修改场景中的Image组件上的颜色为#FFDA00 ,将SpriteRenderer上的颜色修改为#3889F1

在这里插入图片描述

最终效果

1.6 完整代码

Shader "Toturial/SolidColor"
{Properties{_MainTex("MainTex",2D) = "white"{}_Color("Color",Color) = (1,1,1,1)}SubShader{Pass{CGPROGRAM#pragma vertex vert#pragma fragment frag fixed4 _Color;struct a2v{float4 vertex : POSITION;fixed4 color : COLOR;};struct v2f{float4 pos : SV_POSITION;fixed4 color : COLOR;};v2f vert(a2v v){v2f o;o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);o.color = v.color;return o;}fixed4 frag(v2f i) : SV_TARGET{return i.color;}ENDCG}}
}

这篇关于Unity渲染(一):Shader着色器基础入门之纯色Shader的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/405178

相关文章

从入门到精通MySQL联合查询

《从入门到精通MySQL联合查询》:本文主要介绍从入门到精通MySQL联合查询,本文通过实例代码给大家介绍的非常详细,需要的朋友可以参考下... 目录摘要1. 多表联合查询时mysql内部原理2. 内连接3. 外连接4. 自连接5. 子查询6. 合并查询7. 插入查询结果摘要前面我们学习了数据库设计时要满

从入门到精通C++11 <chrono> 库特性

《从入门到精通C++11<chrono>库特性》chrono库是C++11中一个非常强大和实用的库,它为时间处理提供了丰富的功能和类型安全的接口,通过本文的介绍,我们了解了chrono库的基本概念... 目录一、引言1.1 为什么需要<chrono>库1.2<chrono>库的基本概念二、时间段(Durat

解析C++11 static_assert及与Boost库的关联从入门到精通

《解析C++11static_assert及与Boost库的关联从入门到精通》static_assert是C++中强大的编译时验证工具,它能够在编译阶段拦截不符合预期的类型或值,增强代码的健壮性,通... 目录一、背景知识:传统断言方法的局限性1.1 assert宏1.2 #error指令1.3 第三方解决

从入门到精通MySQL 数据库索引(实战案例)

《从入门到精通MySQL数据库索引(实战案例)》索引是数据库的目录,提升查询速度,主要类型包括BTree、Hash、全文、空间索引,需根据场景选择,建议用于高频查询、关联字段、排序等,避免重复率高或... 目录一、索引是什么?能干嘛?核心作用:二、索引的 4 种主要类型(附通俗例子)1. BTree 索引(

Redis 配置文件使用建议redis.conf 从入门到实战

《Redis配置文件使用建议redis.conf从入门到实战》Redis配置方式包括配置文件、命令行参数、运行时CONFIG命令,支持动态修改参数及持久化,常用项涉及端口、绑定、内存策略等,版本8... 目录一、Redis.conf 是什么?二、命令行方式传参(适用于测试)三、运行时动态修改配置(不重启服务

MySQL DQL从入门到精通

《MySQLDQL从入门到精通》通过DQL,我们可以从数据库中检索出所需的数据,进行各种复杂的数据分析和处理,本文将深入探讨MySQLDQL的各个方面,帮助你全面掌握这一重要技能,感兴趣的朋友跟随小... 目录一、DQL 基础:SELECT 语句入门二、数据过滤:WHERE 子句的使用三、结果排序:ORDE

从基础到进阶详解Pandas时间数据处理指南

《从基础到进阶详解Pandas时间数据处理指南》Pandas构建了完整的时间数据处理生态,核心由四个基础类构成,Timestamp,DatetimeIndex,Period和Timedelta,下面我... 目录1. 时间数据类型与基础操作1.1 核心时间对象体系1.2 时间数据生成技巧2. 时间索引与数据

安装centos8设置基础软件仓库时出错的解决方案

《安装centos8设置基础软件仓库时出错的解决方案》:本文主要介绍安装centos8设置基础软件仓库时出错的解决方案,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐... 目录安装Centos8设置基础软件仓库时出错版本 8版本 8.2.200android4版本 javas

Linux基础命令@grep、wc、管道符的使用详解

《Linux基础命令@grep、wc、管道符的使用详解》:本文主要介绍Linux基础命令@grep、wc、管道符的使用,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐... 目录grep概念语法作用演示一演示二演示三,带选项 -nwc概念语法作用wc,不带选项-c,统计字节数-

Python中OpenCV与Matplotlib的图像操作入门指南

《Python中OpenCV与Matplotlib的图像操作入门指南》:本文主要介绍Python中OpenCV与Matplotlib的图像操作指南,本文通过实例代码给大家介绍的非常详细,对大家的学... 目录一、环境准备二、图像的基本操作1. 图像读取、显示与保存 使用OpenCV操作2. 像素级操作3.