Shader入门教程（一）

最新推荐文章于 2024-11-22 20:38:13 发布

helson赵子健

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分类专栏： Unity3D技术专栏文章标签： unity surface Shader

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/tyuiof/article/details/52754300

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本文是Unity Shader编程的入门教程，详细介绍了Shader的基础知识，包括Shader的概念、OpenGL渲染流程、Shader种类及其开发语言。接着，文章重点讲解了Unity中的Shader知识，特别是Surface Shader的语法，如Properties、SubShader等，并通过示例代码解析了Unity Shader的编写和工作原理。

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学习Unity有一段时间了，都说Unity想要进阶得学会Shader编程，因此花了一阵子来学习Shader编程。学了之后才发现，Shader并没有我原先想的那么复杂，掌握它的原理和语法后，我们也能用shader编写出自己想要的特效，好了，下面我开始详细介绍shader的入门知识。

我在这篇文章中主要介绍的内容有
①Shader基础知识
②Unity中Shader知识介绍
③Surface Shader语法

Shader基础知识

什么是Shader？

在讲什么是Shader之前我们先看看下面两段代码

这两段代码实现的功能都是提取 2D 图像上每个像素点的颜色值，第一段代码是用c++写的，在cup上面运行，它需要循环遍历每个像素点，第二段代码是CG代码，在GPU上面运行，它只需要一行代码就能实现同样的功能。GPU是专门用来进行图形处理的，而Shader，就是GPU执行的一段针对3D对象进行操作的程序。

维基百科上对shader的解释是这样（https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%9D%80%E8%89%B2%E5%99%A8）

Shader（着色器）应用于计算机图形学领域，指一组供计算机图形资源在执行渲染任务时使用的指令，用于计算图像的颜色或明暗。但近来，它也能用于处理一些特殊效果，或者视频后处理。通俗地说，着色器告诉电脑如何用特有的一种方法去绘制物体。

程序员将着色器应用于图形处理器（GPU）的可编程流水线，来实现三维应用程序。这样的图形处理器有别于传统的固定流水线处理器，为GPU编程带来更高的灵活性和适应性。以前固有的流水线只能进行一些几何变换和像素灰度计算。现在可编程流水线还能处理所有像素、顶点、纹理的位置、色调、饱和度、明度、对比度并实时地绘制图像。着色器还能产生如模糊、高光、有体积光源、失焦、卡通渲染、色调分离、畸变、凹凸贴图、边缘检测、运动检测等效果。

OpenGL的渲染流程

知道了什么是shader，我们再来了解一下shader的种类，首先我先介绍一下OpenGL的渲染流程

上图便是OpenGL的渲染流程，其中每一步是干什么的我就不在这篇文章中介绍了，有兴趣的可以看看这篇博客（ http://blog.youkuaiyun.com/lxdfigo/article/details/8457850），将这个流程简化之后是这样的
顶点变换 → 图元装配和光栅化 → 片元纹理映射和着色 → 写入帧缓存

在顶点变换和片元着色这两步时，我们就可以对其编程，进行各种操作，其他的部分我们是没法进行编程的。我们的shader就是作用于顶点变换和片元着色这两个部分的。

shader的种类

知道了shader起作用的地点，我们现在可以了解一下shader的种类了。

shader按管线分类一般分为固定渲染管线与可编程渲染管线。固定渲染管线就是功能固定的管线，比如物体表面光的折射，反射的算法是固定无法修改的，我们只能对这些功能进行配置，比如开启或关闭反射效果，雾化效果等。因为这种管线功能固定，无法在程序上对物体细节的表现给予更多更自由的控制，无法达到更多我们想要的画面效果。所以现在的显卡都是可编程渲染管线，也就是曾经那些我们固定无法修改的部门现在可以编程去修改，自由度高了之后，我们也就能实现更多自己想要的特效了。