Unity Shader介绍

1. Shader的基本概念

什么是Shader？

Shader是小型程序，用于在GPU上运行，处理顶点、像素或其他图形处理单元。Unity主要使用以下两种Shader：

• 顶点Shader（Vertex Shader）：处理每个顶点的数据，如位置、颜色和纹理坐标。
• 片段Shader（Fragment Shader）：决定每个像素的颜色。

Unity中的Shader类型

• 表面Shader（Surface Shader）：用于处理标准光照模型的高级Shader，简化了Shader编写过程。
• 顶点和片段Shader（Vertex and Fragment Shaders）：更加灵活但复杂，允许自定义光照模型和效果。
• 计算Shader（Compute Shader）：不直接用于渲染，但用于在GPU上执行通用计算任务。

2. ShaderLab结构

Unity中的Shader是用ShaderLab编写的，它有特定的结构：

Shader "Custom/MyShader"
{
    Properties
    {
        _MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" {}
    }
    SubShader
    {
        Pass
        {
            CGPROGRAM
            // 顶点和片段Shader代码
            ENDCG
        }
    }
}

• Shader：定义Shader的名称。
• Properties：在Unity编辑器中公开变量，允许用户调整Shader设置。
• SubShader：包含多个GPU运行的Pass来渲染对象。
• CGPROGRAM和ENDCG：标记Cg/HLSL代码的开始和结束。

3. 编写基本Shader

一个处理简单漫反射光照的表面Shader：

Shader "Custom/SimpleDiffuse"
{
    Properties
    {
        _Color ("Main Color", Color) = (1,1,1,1)
        _MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" {}
    }
    SubShader
    {
        Tags { "RenderType"="Opaque" }
        LOD 200

        CGPROGRAM
        #pragma surface surf Lambert

        struct Input
        {
            float2 uv_MainTex;
        };

        sampler2D _MainTex;
        fixed4 _Color;

        void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o)
        {
            fixed4 c = tex2D(_MainTex, IN.uv_MainTex) * _Color;
            o.Albedo = c.rgb;
        }
        ENDCG
    }
    FallBack "Diffuse"
}

这个Shader定义了一个颜色和一个纹理，然后在surt函数中组合它们以生成最终颜色。

一个使用顶点和片段Shader的详细示例：

Shader "Custom/VertexFragment"
{
    Properties
    {
        _MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" {}
    }
    SubShader
    {
        Pass
        {
            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag
            #include "UnityCG.cginc"

            struct appdata
            {
                float4 vertex : POSITION;
                float2 uv : TEXCOORD0;
            };

            struct v2f
            {
                float2 uv : TEXCOORD0;
                float4 pos : SV_POSITION;
            };

            sampler2D _MainTex;

            v2f vert (appdata v)
            {
                v2f o;
                o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
                o.uv = v.uv;
                return o;
            }

            fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
            {
                return tex2D(_MainTex, i.uv);
            }
            ENDCG
        }
    }
}

这个Shader接收顶点，进行转换，然后在片段Shader中应用纹理。

4. 高级主题

Shader变体和关键字

• Shader变体：通过不同的#pragma指令或关键字编译的Shader版本，用于优化Shader以适应不同的硬件。
• 关键字：在运行时启用或禁用Shader特性。例如，#pragma multi_compile生成具有不同特性集的多个Shader版本。

计算Shader

• 计算Shader：用于在GPU上执行通用计算任务（GPGPU）。不直接用于渲染，但可以执行物理计算、粒子模拟等任务。

Shader性能

• 优化Shader：尤其在移动设备上，性能优化非常重要。技术包括最小化纹理获取、减少复杂计算和使用适当的LOD设置。

 

 

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