unity之shader学习笔记(一)

开始学习unity也有一个多月了，之前就想把学习的东西总结一下，记录下来方便自己以后查阅，可是工作太忙总是忘记了这个事情，最近 终于有时间了，打算把每天学的东西记录下来。写这个文章的原因有两点:1.很多想法都是在学的时候可能会想到，但是过一段时间又忘记了。2.以前都是翻看别人的博文，然后突然找不到别人的博客了，然后有些内容重新找起来感觉很麻烦，那就干脆把自己的想法记录下来，方便自己以后查阅。

shader是unity里面比较重要的一个东西，将shader和纹理(texture)一起输出打包会得到一个材质(material),将材质赋予给某个对象，某个对象上就能看到我们想要的效果。

新建一个shader文件，选择standard surface shader，

双击打开文件，可以看到里面的内容：

Shader "Custom/NewSurfaceShader" {
Properties {
_Color ("Color", Color) = (1,1,1,1)
_MainTex ("Albedo (RGB)", 2D) = "white" {}
_Glossiness ("Smoothness", Range(0,1)) = 0.5
_Metallic ("Metallic", Range(0,1)) = 0.0
}
SubShader {
Tags { "RenderType"="Opaque" }
LOD 200

CGPROGRAM
// Physically based Standard lighting model, and enable shadows on all light types
#pragma surface surf Standard fullforwardshadows


// Use shader model 3.0 target, to get nicer looking lighting
#pragma target 3.0

sampler2D _MainTex;

struct Input {
float2 uv_MainTex;
};

half _Glossiness;
half _Metallic;
fixed4 _Color;

void surf (Input IN, inout SurfaceOutputStandard o) {
// Albedo comes from a texture tinted by color
fixed4 c = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex) * _Color;
o.Albedo = c.rgb;
// Metallic and smoothness come from slider variables
o.Metallic = _Metallic;
o.Smoothness = _Glossiness;
o.Alpha = c.a;
}
ENDCG
}
FallBack "Diffuse"
}

文件中代码的最外层框架是
Shader“”{}
 其实“”引号内可以输入任何内容，输入的内容就是你自定义的shader名字，该名称和文件名称没有任何关系，名称可以用/分割，如果使用了/分割，那么/前面的内容就是文件的上级目录，这个可以用来分类管理。
花括号里面的内容：分为Properties ，SubShader和FallBack三大块
Properties{}
 这个模块里面定义的shader的属性，所有用到的都是声明在这个模块里面，并且声明的变量可以在Inspector面板里面看到。Shader的属性类型以及属性的定义方式一共有如下几种:


属性定义结构
属性名 (属性面板上显示的名称,属性类型)  默认值
属性类型

Color 颜色

_Color ("Color", Color) = (1,1,1,1)

Vector 向量(默认四维向量)

_Vector ("Vector", Vector) = (1,1,1,1)

Int 整数类型

_Int("Int",Int) = 2

Float 小数类型

_Float("Float",Float) = 4.5           Range 范围类型 小括号内为最大值和最小值，如果输入超过最大值的数值时，会自动调节至括号内的最大数值

_Range("Range",Range(1,11)) = 6

2D 图片类型      ""里面可以给颜色的值 当2D没有制定图片的时候 会显示""里面制定的颜色 {}里面进行制定具体的纹理

_2D("Texture",2D) = ""{}

Cube     立方体纹理 类似于skybox天空盒纹理

_Cube("Cube",Cube) = ""{}

3D 纹理     使用较少

_3D("3DTexture",3D) = ""{}

语义块SubShader
这个是shader里面最重要的内容，因为里面的语法控制就是电脑的gpu如何对物体进行渲染，决定了我们会看到的物体效果。一个shader里面是有多个SubShader的，shader加载的时候会从上到下进行加载SubShader里面的内容，先加载第一个SubShader里面的内容，如果第一个SubShader里面的效果都可以实现，那么就使用第一个SubShader ，如果显卡发现这个SubShader里面某个效果它实现不了，他会自动去运行下一个SubShader。SubShader里面定义了一系列的Pass(可以认为是高级语言中的方法函数，一个SubShader至少要包含一个Pass   ps:有一点奇怪的是为啥示例中的SubShader里面没有Pass，但是shader却没问题)  ，在Pass里面编写具体的渲染细节。
Pass{
//在这里编写Shader代码  也可以用HLSLPROGRAM
CGPROGRAM
ENDCG
}

Pass中可以对Pass进行命名
例如 Name "FirstPass"
进行命名了的Pass可以在别的Shader中使用Use Pass直接引用
例如 UsePass "MyShader/FIRSTPASS"


除了自定义的Pass之外,Unity 还自定义了一些特殊的Pass，方便代码的复用,例如：
UsePass    前面提到的，用来引用别的shader中的pass
GrabPass   该Pass是负责抓取屏幕结果并储存为一张纹理，用于后续的Pass处理

[RenderSetup]  状态设置
通过设置RenderSetup的属性值我们可以设置显卡的各种状态，设置显卡的渲染状态，常见的渲染状态设置选项有:
状态名       设置指令        
Cull        Back|Font|Off                                       设置剔除模式：剔除背面/正面/关闭
ZTest       Less Greater|LEqual|GEqual|Equal|NotEqual|Always    设置深度值测试时使用的函数
ZWrite      On|Off                                              开启/关闭深度写入
Blend       Blend SrcFactor DstFactor                           开启并设置混合模式


使用的时候直接设置就好  例如  ZWrite On  来开启深度写入


[Tags] 标签
标签是用来告诉系统我希望如何以及什么时候来渲染这个对象的，Tags即可以在SubShader里面使用也可以在Pass中使用，不过两者的类型并不一样
SubShader的Tags类型
Queue                                  用来控制该物体属于哪个渲染队列，渲染队列可以自定义，该标签一般用来控制所有透明物体在不透明物体之后渲染  Tags{"Queue"= "Trans"}
RenderType                        用于对着色器进行分类，例如将着色器分类为透明着色器和不透明着色器。                                                                         Tags{"RenderType"="Opaque"}
DisableBatching                 用于设置是否对该SubShader使用批处理操作                                                                                                                          Tags{"DisableBatching"= "True"}
ForceNoShadowCasting  用于控制该物体是否是否产生投影效果                                                                                                                    Tags{"TagForceNoShadowCasting="True"}
IgnoreProjector                   用于控制物体是否收到Projector的影响，通常是用于半透明物体                                            Tags{"IgnoreProjector"="True"}
CanUseSpriteAtlas            当该标签是用于sprites时，需要将该标签设置为FALSE                                                                                                   Tags{"CanUseSpriteAtlas"="False"}
PreviewType                       用于指定材质的预览形状，系统默认是圆形，可以更改为"skybox"之类的类型                                  Tags{"PreviewType"="Plane"}


Pass的Tags类型
LightMode             指定该Pass在Unity的渲染流水线中的角色                                                                                                                                     Tags{"LightMode"="ForwardBase"}

RequireOptions        指定一些值，当系统满足指定的条件时才会渲染该Pass，它的值是一个由空格分隔的字符串，目前unity支持的选项有SoftVegetation     Tags{"RequireOptions"="SoftVegetation"}


Tags和RenderSetUp如果在SubShader里面设置，那么所有的Pass都会受到影响，如果在Pass里面设置，那么只会对当前的Pass产生影响

需要注意的是这两句CGPROGRAM和ENDCG不能忘记，这两句语句的意思是里面的代码都是使用的CG语法来编写Shader，编写Shader的语法一共有三种，一种是OPENGL的开发，使用的GLSL 语法来编写shader，不过这类更适合手机端的开发，第二种就是DirectX的开发，使用的是HSSL语法来编写shader，这类的语法只适用于pc端的开发，两种语法都不能在另一平台上使用。第三种就是英伟达公司 的CG语法进行shader的开发，具有良好的跨平台性。
在SubShader里面是不能直接使用上面定义好的属性，在SubShader里面，我们需要对使用的属性进行重新定义，将属性转换成另一种变量，具体的转换如下：
使用属性的时候需要进行重新定义
Color   ==> float4
Vector  ==> float4
Int     ==> float
Float   ==> float
Range   ==> float
2D      ==> sampler2D
Cube    ==> samplerCube
3D      ==> sampler3D

需要注意的是任何使用float类型的属性都可以用half和fixed替代,如
float  ==> half  ==> fixed
float4 ==> half4 ==> fixed4
区别:
float 使用32位来存储
half  使用16位来存储  
fixed 使用11位来存储  
为了节省内存   选择适当的数据类型
 例如:颜色一般会使用fixed来进行存储

fixed4 _Color;


FallBack 后备方案 
fallback在shader文件里面是紧跟在SubShader后面的，这个语义块的作用是当前面的SubShader没有一个是可用的，那么就执行这个语义块，这个语义块里面一般定义是定义为：
FallBack "Diffuse"  or FallBack Off


FallBack 后面的额字符串里面的内容一般是一个系统定义好的shader，这样当前面的SubShader都不能使用的时候，就会调用系统的SubShader属性，但是如果你使用的是FallBack Off ，那么系统 可以理解为如果上面所有的SubShader都不能使用，那么就不管他了，不去渲染这个物体了。


有一点需要注意的是，如果FallBack指定了系统shader，如果系统的shader定义了和我们在Properties里面相同的属性名称的属性，并使用了该属性，就算是我们能在Inspector面板看到该属性并调节它，但是并不会对物体的颜色产生影响。


本人是学习unity的新手一枚，如果上述文章中有任何错误和不正确的地方，欢迎指出。写的不好，如果喷，请轻喷。，。