【个人学习记录-Unity Shader基础】

星杯骑士Cedar

已于 2024-11-04 17:59:42 修改

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文章标签： unity

于 2024-11-04 17:56:53 首次发布

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Shader

渲染管线

渲染分为3个阶段应用阶段几何阶段光栅化阶段

应用阶段：由CPU处理。把视野外的物体剔除掉,然后设置要渲染的状态（材质纹理、纹理、Shader等），然后把图元（点、线、三角面）装载到显存。

几何阶段：由GPU处理。处理传来的顶点和三角面。这个阶段重要任务就是把模型坐标转换到屏幕坐标。这一阶段会输出屏幕空间的二维顶点坐标、顶点的深度值、颜色等相关属性。

光栅化阶段：由GPU处理。图元所包含的像素进行处理。然后哪些像素要被输出到屏幕上。

顶点数据->顶点着色器->曲面细分->几何处理->裁剪->屏幕映射->三角形设置->三角形遍历->片元着色器->逐片元操作->打印屏幕图像

顶点着色器：可完全编程。最主要的是把模型空间的位置转换到裁剪空间。同时处理顶点颜色。

曲面细分：可完全编程。这个阶段细分图元用的。比如实现LOD效果，加顶点实现更细节的动画，用低模加细分在运行的时候实现高模效果。

几何着色器。是完全可编程的。在顶点着色器阶段我们不能得知顶点和顶点的关系，但是在几何着色器可以。几何着色器主要是添加或者减少图元。

空间变换：模型空间->世界空间->观察空间->裁剪空间->屏幕空间

*HDR和SDR的区别

概念不同，HDR是指高动态范围图像，SDR是指标准动态范围图像；||亮度范围表现不同，HDR比SDR有更大更亮的数据存储；||图像细节表现不同，HDR技术可以在使图像在明暗之间获取更多的细节表现。

*内联函数：

inline Type Name(xxx){
	xxx
}
//用于被频繁调用的函数时，防止函数频繁入栈，造成性能浪费。

顶点片元着色器

代码模板:

 {
   //Hidden 表示此Shader 无法在面板中找到 比如最常见的粉红色ErrorShader 
Properties
   {
     _MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
     _Color ("Color Tint",Color) = (1,1,1,1)
     _Range ("Range",Range(0,10)) = 5
     _Float ("Float",Float) = 4
     _Int ("Int",Int) = 10
     _Vector("Vector",Vector) = (1,2,3,4)
     _Cube ("Cube",Cube) = "white"{}
     _3D ("3D",3D) = "black"{}
   }

//Unity 会扫描所有SubShader语义块，选择第一个可以再目标平台运行的SubShader,假设都不支持，那么会调用Fallback

   {
     //subShader中指定的状态会应用到所有pass
     //SubShader Tags 列表如下 标签设置与Pass中不一样，但语法一致


Tags{"Queue" = "Transparent" "RenderType" = "Opaque"} //多Tags 写法
     //Queue 控制渲染顺序，指定渲染队列
     //Queue 选项如下
     //Background 队列索引号 1000 最先渲染
     //Geometry  队列索引号 2000 默认渲染队列，不透明物体使用这个队列
     //AlphaTest 队列索引号 2450 需要透明度测试的使用这个队列 
     //Transparent队列索引号 3000 任何使用了透明度混合（例如关闭了深度写入的Shader）
     //Overlay  队列索引号 4000 可实现叠加效果 任何在需要在最后渲染的物体都需要使用该队列

//RenderType 对着色器进行分类 可以用于着色器替换功能
     //RenderType 选项如下
     //Opaque 渲染不透明物体时使用
     //Transparnet 渲染透明物体使用

//DisableBatching 指明是否对该SubShader使用批处理 true | false

//ForceNoShadowCasting 该SubShader 是否会投射阴影 true | false

//IgnoreProjector 是否忽略阴影 true | false 

//CanUseSpriteAtlas 当该SubShader 是用于Sprites 时， 将该标签设为false

//PreviewType 指明材质面板如何预览该材质 默认情况下，材质将显示为一个球形 Plane | SkyBox

//[RenderSetUp]
     //设置剔除模式 Back 背面 Front正面 Off关闭
     Cull Off 

//设置深度测试时 使用的函数
     //Less Greater | LEqual | GEqual | Equal | NotEqual | Always
     ZTest Less Greater

//深度写入 On | Off 打开 | 关闭
     ZWrite On

//混合 开启并设置
     Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha
     //Blend 混合选项
     //Blend Off 关闭混合
     //Blend SrcFactor DstFactor 开启混合并设置混合因子 最终颜色 = 源颜色（该片元产生的颜色）* SrcFactor + 目标颜色（已经存在与颜色缓冲区的颜色）* DstFactor
     //Blend SrcFactor DstFactor,ScrFactorA DstFactorA 与上面一致，只是Alpha通道使用不同的因子来混合
     //BlendOp BlendOperation 混合操作命令

//混合因子
     //One    因子为1
     //Zero   因子为0
     //SrcColor 因子为源颜色值 混合RGB时 以源颜色RGB分量为因子 混合A时 以源颜色A分量为因子
     //SrcAlpha 因子为源颜色的Alpha值
     //DstColor 因子为目标颜色值
     //DstAlpha 因子为目标颜色值的Alpha值
     //OneMinusSrcColor 因子为 1-源颜色值
     //OneMinusSrcAlpha 因子为 1-源颜色值Alpha分量
     //OneMinusDstColor 因子为 1-目标颜色值
     //OneMinusDstAlpha 因子为 1-目标颜色值Alpha分量
     

//混合操作命令
     //Add    混合后 源颜色 + 目标颜色
     //Sub    混合后 源颜色 - 目标颜色
     //RevSub  混合后 目标颜色 - 源颜色
     //Min    RGBA分量 在源颜色值与目标颜色值中取最小值 （会忽略混合因子）
     //Max    RGBA分量 在源颜色值与目标颜色值中取最大值 （会忽略混合因子）

//每个Pass定义了一个完成的渲染流程 SubShader中的Pass 会按顺序全部执行
     Pass
     {
       Name "TemplatePass" //定义Pass名称 可以使用UsePass 直接使用其他UnityShader中的Pass
       UsePass "ShaderTemplate/TemplatePass" //使用其他UnityShader中的Pass

Tags{"LightMode" = "ForwordBase"}
       //Pass中的Tags 选项如下
       //LightMode 选项列表
       //ForwardBase  前向渲染 该Pass会计算环境光，平行光，逐顶点/SH光源 和 LightMaps
       //Always    不管使用哪种渲染路径，该Pass总是会被渲染，但不计算任何光照
       //ForwardAdd  前向渲染 该Pass会计算额外的逐像素光照，每个Pass对应一个光源
       //Deferred   用于延迟渲染 该Pass会渲染G缓冲
       //ShadowCaster 把物体的深度信息渲染到阴影映射纹理Shadowmap 或 一张深度纹理中
       //PrepassBase  遗留的延迟渲染 该Pass会渲染法线和高光反射的指数部分
       //PrepassFinal 遗留的延迟渲染 该Pass通过合并纹理，光照和自发光来渲染得到最后的颜色
       

       //RequireOptions 用于指定当满足某些条件时才渲染该Pass 目前只支持 SoftVegetation

CGPROGRAM // Cg/HLSL 代码段
       \#pragma vertex vert //编译指令指明顶点着色器代码
       \#pragma fragment frag //指明片元着色器代码
       
       \#include "UnityCG.cginc" //引入unity 内置文件

//Shader中使用属性 我们需要在CG代码中定义一个与属性名称和类型都匹配的变量
       sampler2D _MainTex;
       float4 _MainTex_ST;
       fixed4 _Color;
       half _Range;
       float _Float;
       int _Int;
       float4 _Vector;
       samplerCube _Cube;
       sampler3D _3D;

//浮点类型总结