【Unity3D】Shader变体管理流程-变体剔除

一、什么是Shader变体管理

  想要回答这个问题，要看看什么是Shader变体。

1. 变体

  我们用ShaderLab编写Unity中的Shader，当我们需要让Shader同时满足多个需求，例如说，这个是否支持阴影，此时就需要加keyword（关键字），例如在代码中#pragma multi_compile SHADOW_ON SHADOW_OFF，对逻辑上有差异的地方用#ifdef SHADOW_ON或#if defined(SHADOW_ON)区分(#if defined()的好处是可以有多个条件，用与、或逻辑运算连接起来)：

Light mainLight = GetMainLight();
float shadowAtten = 1;
#ifdef SHADOW_ON
    shadowAtten = CalculateShadow(shadowCoord);
#endif
float3 color = albedo * max(0, dot(mainLight.direction, normalWS)) * shadowAtten;

 

然后对需要的材质进行material.EnableKeyword("SHADOW_ON")和material.DisableKeyword("SHADOW_ON")开关关键字，或者用Shader.EnableKeyword("SHADOW_ON")对全场景包含这一keyword的物体进行设置
  上述情况是开关的设置，还有设置配置的情况，例如说我希望高配光照计算用PBR基于物理的光照计算方式，而低配用Blinn-Phong，其他计算例如阴影、雾效完全一致，也可以将光照计算用变体的方式分隔。

如果是shader编写的新手，可能有两个问题：
①我不能直接传递个变量到shader里，用if实时判断吗？
答：不可以，简单来说，由于gpu程序需要高度并行，shader中的分支判断需要将if else两个分支都走一遍，假如你的两个需求都有不短的代码，这样的开销太大且不合理。
②我不可以直接将shader复制一份出来改吗？
答：不是很好，例如你现在复制一份shader出来，还需要对应脚本去找到需要替换的shader然后替换。更重要的是，当你的shader同时包含很多需要切换的效果：阴影、雾效、光照计算、附加光源、溶解、反射等等，总不能有一个需求就shader*2是吧

  当你有多组关键字，阴影是否开关，是否有雾效时，你可能会写出下面这样的关键字声明:

#pragma multi_compile SHADOW_OFF SHADOW_ON
#pragma multi_compile FOG_OFF FOG_ON
#pragma multi_compile ADDLIGHT_OFF ADDLIGHT_ON
#pragma multi_compile REFLECT_OFF REFLECT_ON
//something keyword ...

 

这种写法属于比较死亡的写法，别在意，后面自然会说出各种写法中不好的地方并提出回避建议。

  而对于当前材质，就会利用上述的关键字进行排列组合，例如一个“不希望接受阴影，希望有雾，需要附加光源，不带反射”，得到的Keyword组合就是：SHADOW_OFF FOG_ON ADDLIGHT_ON REFLECT_OFF，这个Keyword组合就是一个变体。对于上面这个例子，可以得到2的4次方16个变体。

 我们知道了什么是变体，再来回答为什么要变体管理。
  可以发现上述例子中，每多一条都会乘2，实际上一列keyword声明可以不止两个，声明三个、甚至更多也是可能的。
  但不管怎么说，随着#pragma multi_compile的增加，变体数量会指数增长。这样会带来什么问题呢？
  这时候需要了解下shader到底是什么。

2. Shader

  我就当大家都知道，ShaderLab其实不是很底层的东西，它封装了图形API的Shader，以及一堆渲染命令。对于图形API，Shader是gpu的程序，不同API上传shader略有区别，例如OpenGL：

GLuint vertex_shader;
GLchar * vertex_shader_source[];//glsl源码
//创建并将源码传递给GPU
vertex_shader = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER);
glShaderSource(vertex_shader,