本文主要是介绍《Unity Shader入门精要》笔记03 第3章，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！
基础篇 第3章 Unity Shader基础
——本系列是基于人民邮电出版社《Unity Shader入门精要》（冯乐乐著 ）的自学Unity Shader笔记，如果您发现了本文的纰漏，还望不吝指正。
基础篇
- 第1章 欢迎来到Shader的世界
- 第2章 渲染流水线
- 第3章 Unity Shader基础
- 第4章 学习Shader所需的数学基础
通过前面的学习内容我们已经知道，Shader 并不是什么神秘的东西，它们其实就是渲染流水线中的某些特定阶段，如顶点着色器阶段、片元着色器阶段等。
Unity Shader 能够让开发者更加轻松地管理着色器代码以及渲染设置（如开启/关闭混合、深度测试、设置渲染顺序等），而不需要管理多个文件和函数等。
1. Unity Shader 概述
1.1 Material 和 Unity Shader
Unity Shader定义了渲染所需的各种代码、属性和指令，而材质则允许我们调节这些属性，并将其最终赋给模型。
一个单独的Unity Shader 是无法发挥任何作用的，它必须和材质结合起来
- Materials(材质)：定义了一个表面应该如何渲染，包括引用它使用的Textures，拼接信息，色彩等等。材质的可用选项取决于它使用的 Shader。
- Shaders(着色器)：着色器是small scripts，包含了计算每个像素渲染颜色的数学计算和算法，根据光照输入和 Material 配置进行渲染。
传送门：Unity手册： Meshes, Materials, Shaders and Textures
Material 和 Unity Shader是如何一起工作来控制物体的渲染的：
首先：创建需要的 Unity Shader 和 Material (材质)
然后：把 Unity Shader 赋给Material (材质)，并在材质面板上调整属性（如使用的纹理、漫反射系数等）
最后：将材质赋给相应的模型来查看最终的渲染效果
1.2 Unity 中的 Material
Unity中的材质需要结合一个GameObject的Mesh或者Particle Systems组件来工作。
一个新建的材质将使用Unity内置的Standard Shader，这是一种基于物理渲染的着色器。
如上图，将材质直接拖曳到模型的 Mesh Renderer 组件中
如上图，材质提供了一种可视化的方式来调整着色器中使用的参数，单击图标 “1” 可变换面板中使用的基础模型种类，Unity支持球、立方体、圆柱体等多种基础模型；单击图标 “2” 可变换面板中使用的光照。
1.3 Unity 中的 Shader
本书的重点在于如何在Unity中编写顶点/片元着色器，因此在后续的学习中， 我们通常会使用Unlit Shader来生成一个基本的顶点/片元着色器模板。
4 种 Unity Shader 模板
- Standard Surface Shadert ：会产生一个包含了标准光照模型的表面着色器模板
- Unlit Shader ：会产生一 个不包含光照（但包含雾效）的基本的顶点/片元着色器
- Image Effect Shader ：为实现各种屏幕后处理效果提供了一个基本模板
- Compute Shader ：产生一种特殊的Shader 文件，进行一些与常规渲染流水线无关的计算
Unity Shader本质上就是一个文本文件
如上图，Unity Shader 的导入设置面板
2. 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，在Unity中，所有的Unity Shader都是使用ShaderLab来编写的。ShaderLab是Unity提供的编写Unity Shader的一种说明性语言。
3. Unity Shader 的结构
3.1 指定Unity Shader的名字
Shader "Custom/MyShader" { }
这个Unity Shader在材质面板中的位置就是：Shader -> Custom -> My Shader
3.2 材质和 Unity Shader 的桥梁：Properties
Properties语义块中包含了一系列属性(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) = DefaultvalueName ("display name", PropertyType) = Defaultvalue //更多属性
}
- Name(名字)：常由 一个下划线开始
- display name(显示的名称)：出现在材质面板上的名字
- PropertyType(类型)：为每个属性指定它的类型
- Defaultvalue(默认值)：为每个属性指定一个默认值
常见的属性类型：
Properties语义块的作用仅仅是为了让这些属性可以出现在材质面板中
3.3 重量级成员：SubShader
每一个 Unity Shader 文件可以包含多个 SubShader 语义块，但最少要有一个。当 Unity 需要加载这个Unity Shader时，Unity 会扫描所有的SubShader语义块，然后选择第一个能够在目标平台上运行的SubShader。如果都不支持的话，Unity 就会使用 Fallback 语义指定的Unity Shader。
SubShader {//可选的[Tags]//可选的[RenderSetup]Pass (}// Other Passes
}
SubShader 中定义了一系列 Pass 以及可选的状态 ([RenderSetup]) 和标签 ([Tags]) 设置。每个 PASS 定义了一次完整的渲染流程，但如果 Pass 的数目过多，往往会造成渲染性能的下降。
状态和标签同样可以在 Pass 声明
1）.状态设置
ShaderLab 提供了一系列渲染状态的设置指令，这些指令可以设置显卡的各种状态，例如是否开启混合/深度测试等。
如果我们在 SubShader 进行了这些设置，那么将会用于所有的 Pass。
2）.SubShader 的标签
SubShader 的标签 (Tags) 是一个键值对 (Key/Value Pair) ，它的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 我希望怎样以及何时渲染这个对象。
Tags { "TagNamel" = "Value1" "TagName2" = "Value2" }
上表中标签仅可以在 SubShader 中声明，而不可以在 Pass 块中声明
3）.Pass语义块
Pass {[Name][Tags][RenderSetup]// Other code
}首先，我们可以在其中定义该 Pass 的名称，例如：
Name "MyPassName"
其次，我们可以对 Pass 设置渲染状态。SubShader的状态设置同样适用
Pass 同样可以设置标签，但它的标签不同于SubShader的标签
一些特殊的Pass：
- UsePass：可以使用该命令来复用其他 Unity Shader中 的 Pass，例如：
UsePass "MyShader/MYPASSNAME"
由于Unity内部会把所有 Pass 的名称转换成大写字母的表示，在使用该命令时必须使用大写形式的名字
- GrabPass：负责抓取屏幕并将结果存储在一张纹理中，以用于后续的 Pass 处理
3.4 留一条后路：Fallback
紧跟在各个 SubShader 语义块后面的，可以是一个 Fallback 指令。它用于告诉 Unity ，“如果上面所有的 SubShader 在这块显卡上都不能运行，那么就使用这个最低级的 Shader 吧！”
Fallback "name"
//或者
Fallback Off
Fallback还会影响阴影的投射
4. Unity Shader 的形式
Unity Shader最重要的任务还是指定各种着色器所需的代码
4.1 表面着色器(Surface Shader)
当给 Unity 提供一个表面着色器的时候，它在背后仍旧把它转换成对应的顶点/片元着色器
- 代码量很少，Unity 在背后做了很多工作，但渲染的代价比较大。
一个简单的示例代码：
Shader "Custom/Simple Surface Shader" {SubShader {Tags ( "RenderType" = "Opaque" }CGPROGRAM#pragma surface surf Lambertstruct Input (float4 color : COLOR;)；void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o) (o.Albedo = 1;}ENDCG}Fallback "Diffuse"
}
表面着色器被定义在 SubShader 语义块（而非 Pass 语义块）中的 CGPROGRAM 和 ENDCG 之间
4.2 顶点/片元着色器(Vertex/Fragment Shader)
- 更加复杂，但灵活性也更高。
一个简单的示例代码：
Shader "Custom/Simple VertexFragment Shader" {SubShader (Pass {CGPROGRAM#pragma vertex vert#pragma fragment fragfloat4 vert(float4 v : POSITION) : SV_POSITION {return mul (UNITY_MATRIX_MVP, v);}fixed4 frag() : SV_Target {return fixed4(1.0,0.0,0.0,1.0);}ENDCG}
}
顶点/片元着色器被定义在 Pass 语义块（而非 SubShader 语义块）中的 CGPROGRAM 和 ENDCG 之间
4.3 固定函数着色器(Fixed Function Shader)
在 Unity 5.2 中，所有固定函数着色器都会在背后被 Unity 编译成对应的顶点/片元着色器，因此真正意义上的固定函数着色器已经不存在了。
- 一些较旧的设备，这些着色器往往只可以完成一些非常简单的效果。
一个简单的示例代码：
Shader "Tutorial/Basic" {Properties (_Color ("Main Color", Color) = (1,0.5,0.5,1)}SubShader (Pass {Material {Diffuse [_Color]}Lighting On}}
}
4.4 选择哪种 Unity Shader 形式
- 需要和各种光源打交道，使用表面着色器
- 要使用的光照数目非常少，例如只有一个平行光，那么使用顶点/片元着色器
- 有很多自定义的渲染效果，使用顶点/片元着色器
这篇关于《Unity Shader入门精要》笔记03 第3章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！
