【知识学习】Unity3D——Surface Shader&lightning的概念及使用方法示例

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Unity3D是一个广泛使用的跨平台游戏引擎，它提供了强大的图形渲染功能。在Unity中，Shader是用于控制图形渲染过程的程序，它们运行在GPU上，用于计算屏幕上每个像素的颜色。Surface Shader和Lighting是Unity Shader编程中非常重要的概念。

Surface Shader

Surface Shader是一种高级的Shader编写方式，它抽象了底层的Shader编写细节，使得开发者可以更专注于视觉效果的实现。Surface Shader主要用于处理表面渲染的各个阶段，包括顶点处理、片元处理等。

基本概念

Properties: 定义了Shader的属性，比如颜色、纹理等。
SubShader: 定义了Shader的子着色器，可以包含多个Pass。
Tags: 用于标记Shader的用途，比如"RenderType"、"Queue"等。
CGPROGRAM 和 ENDCG: 包围着Shader的CG代码块。

使用方法示例

Shader "Custom/SimpleSurfaceShader" {
    Properties {
        _Color ("Color", Color) = (1,1,1,1)
        _MainTex ("Albedo (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;
            o.Alpha = c.a;
        }
        ENDCG
    }
    FallBack "Diffuse"
}

这个示例定义了一个简单的Surface Shader，它接受一个颜色和一个纹理作为属性，然后在表面着色函数中将它们相乘，输出到Albedo通道。

Lighting

在Unity中，Lighting指的是光照效果，它影响物体表面的颜色和亮度。Unity支持多种光照模型，如标准光照模型（Standard Lighting Model）和物理基础渲染（Physically Based Rendering, PBR）。

基本概念

Directional Light: 方向光，模拟太阳光线。
Point Light: 点光源，光线从一点向所有方向发射。
Spotlight: 聚光灯，光线从一个点发射并在一定角度内集中。
Ambient Light: 环境光，影响场景中所有物体的基础亮度。

使用方法示例

在Surface Shader中处理光照通常涉及到使用内置的光照函数。例如，使用Lambert着色模型时，可以这样写：

void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o) {
    fixed4 c = tex2D(_MainTex, IN.uv_MainTex) * _Color;
    o.Albedo = c.rgb;
    o.Alpha = c.a;

    // 计算光照
    fixed3 lightDir = normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz - IN.worldPos);
    fixed diff = max(0, dot(IN.worldNormal, lightDir));
    o.Emission = _LightColor0.rgb * diff * c.rgb;
}

这段代码在Surface Shader中计算了简单的Lambert光照模型，其中_WorldSpaceLightPos0是世界空间中的光源位置，IN.worldNormal是表面法线，_LightColor0是光源颜色。

要注意的是，Unity的Shader编程是一个复杂的主题，这里提供的只是非常基础的示例。在实际开发中，你可能需要根据项目需求编写更复杂的Shader代码。

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