UnityShader两个Pass的使用

基于上一篇UnityShader的透明度混合,改进的双Pass,可以让一些物体看起来更真实。
建议阅读下面的解释再回过来看代码

Shader "ShaderPath/DoublePassAlphaShader"//shader的选择路径
{
	Properties//该Shader可控的属性
	{
		_DiffuseColor ("DiffuseColor",Color) = (1,1,1,1)//漫反射的主色调
		_SpecularColor ("SpecularColor",Color) = (1,1,1,1)//高光反射的主色调
		_Gloss ("Gloss",Range(1,100)) = 2 //光泽度(反光度) 控制高光区域的大小
		_AlphaScale ("AlphaScale", Range(0,1)) = 0 //透明度变化范围
	}
	SubShader//子着色器
	{
		Tags{"Queue"="Transparent" "IgnoreProject"="True" "RenderType"="Transparent"}
		Pass
		{
			ZWrite On //打开深度写入 PS其实默认就是这个状态
			// 设置颜色通道的掩码 ColorMask 0 | A |RGB | 任何RGBA的组合
			//其中0 表示该Pass不输出任何颜色 等效于ColorMask A  除了透明通道都不输出
			ColorMask 0  
		}

		Pass
		{
			Cull Off ZWrite Off ZTest LEqual
			Tags{"LightMode" = "ForwardBase"}
			Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha  // 透明度混合的重中之重!另外还有其他参数看文末
			//与ENDCG相照应,将CG代码包裹
			CGPROGRAM
			//顶点函数定义
			#pragma vertex diffusevert  
			//片元函数定义
			#pragma fragment diffusefrag
			//引入必要的Unity库 如下面的UnityObjectToClipPos 就是库中函数
			#include "UnityCG.cginc"
			//引入光照库 _LightColor0需要用
			#include "Lighting.cginc"
			struct appdata
			{
				float4 vertex : POSITION;//每个顶点结构体必须有的
				float3 normal : NORMAL;//定义法线
			};

			struct v2f
			{
				fixed3 worldNormal : TEXCOORD0; 
				float3 worldPos : TEXCOORD1;
				float4 pos : SV_POSITION;//每个片元结构体必须有的
			};
			
			fixed4 _DiffuseColor;
			fixed4 _SpecularColor;
			float _Gloss;
			float _AlphaScale;


			v2f diffusevert (appdata v)
			{
				v2f o;
				o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);//把顶点从模型空间转换到剪裁空间
				o.worldNormal = normalize(UnityObjectToWorldNormal(v.normal));//把法线从模型空间转换到世界空间
				o.worldPos = mul(unity_ObjectToWorld,v.vertex).xyz;//模型坐标转到世界坐标
				return o;
			}
			
			fixed4 diffusefrag (v2f i) : SV_Target//返回一个RGBA到模型上
			{
				fixed3 lightDir = UnityWorldSpaceLightDir(i.worldPos);//获取光源在世界空间下的方向(光源发射出来的方向)
				fixed3 diffuse = _LightColor0.rgb * _DiffuseColor * (1+dot(lightDir,i.worldNormal))/2;
				fixed3 viewDir = normalize(_WorldSpaceCameraPos.xyz - i.worldPos);//计算眼睛的方向 相机位置-模型的世界坐标 向量
				//Blinn-Phong模型高光 
				fixed3 halfView = normalize(lightDir + viewDir);
				fixed3 specular = _LightColor0.rgb * _SpecularColor * pow(saturate(dot(i.worldNormal,halfView)),_Gloss);
				return fixed4(diffuse +specular,_AlphaScale); //a通道返回原图片纹理的a通道值+_AlphaScale
			}
			ENDCG
		}
	}
	Fallback "Transparent/VertexLit"
}

Tips: UnityShader多个Pass,Unity会从上到下依次执行多个Pass
与上一篇文章相比,将原本在SubShader包围下的 Cull 、 ZWrite 、 ZTest挪到了 Pass的包围下。
在SubShader的包围下,其下的每个Pass如果没有设置,则都与SubShader相同;
在Pass包围下,各个Pass使用各自的设置互不干扰;
以上面代码为例,SubShader没有设置,则全部都是默认数据Cull Back ZWrite On ZTest LEqual
1、此时第一个Pass设置了 ZWrite On,则第一个Pass是 Cull Back ZWrite On ZTest LEqual
2、第二个Pass设置了 Cull Off ZWrite Off ZTest LEqual,则第二个Pass是Cull Off ZWrite Off ZTest LEqual

接下来还有关于这方面的讲解请接着往下看(很多坑哦)

我们来观察一下不同Pass以及不同设置下的模型有什么变化

		Pass
		{
			ZWrite On 
			ColorMask 0  
		}

		Pass
		{
			Cull Off ZWrite Off ZTest LEqual
			.........
		}

在这里插入图片描述

		Pass
		{
			ColorMask 0  
		}

		Pass
		{
			Cull Off ZWrite Off ZTest LEqual
			.........
		}

在这里插入图片描述

		Pass
		{
			ColorMask 0  
		}

		Pass
		{
			.........
		}

在这里插入图片描述
神奇的事情发生了,这三种写法产生的效果都是一样的!
解释一下咯:
1、为什么我们这里要使用两个Pass,第一个Pass将模型的深度值写入,可以让模型自身离相机近的显示出来,离相机远的隐藏。模型自身会产生遮挡!! 第二个Pass在第一个Pass的基础上做了透明度混合,让模型透明能看到后面的景象
2、 为什么上述三种写法的最终表现都先相同?
①明确一点,默认的设置是SubShder包裹下的设置 也就是 “Cull Back ZWrite On ZTest LEqual”
②经过第一个Pass之后,模型的背面已经被剪裁并且深度值已经写入,第二个Pass是在第一个Pass渲染的结果之下进行二次渲染,因而在第二个Pass无论怎么设置Cull 和ZWrite都不会对最终结果产生影响。

下面是单个Pass,没有提前进行深度写入的结果,可以明显看到模型自身会有一个穿帮的现象

		//Pass
		//{
		//	ColorMask 0  
		//}

		Pass
		{
			.........
		}

在这里插入图片描述

### 实现 Unity Shader Pass 并应用于不同渲染队列 在 Unity 中,通过编写自定义着色器 (Shader),可以实现Pass 的功能,并将其分配给不同的渲染队列。这允许更精细地控制对象绘制顺序以及如何处理光照和其他效果。 #### 定义 Pass 着色器结构 为了支持种渲染路径,在 HLSL 或 CG 语法下声明个 `Pass` 块: ```hlsl Shader "Custom/MultiPassExample" { Properties { _MainTex ("Texture", 2D) = "white" {} } SubShader { Tags { "RenderType"="Opaque" } // 第一阶段:不透明物体渲染 Pass { Name "OPAQUE_PASS" Cull Off ZWrite On HLSLPROGRAM #pragma vertex vert #pragma fragment frag struct Attributes { float4 positionOS : POSITION; float2 uv : TEXCOORD0; }; struct Varyings { float2 uv : TEXCOORD0; float4 positionHCS : SV_POSITION; }; sampler2D _MainTex; Varyings vert(Attributes input) { Varyings output; output.positionHCS = TransformObjectToHClip(input.positionOS); output.uv = input.uv; return output; } half4 frag(Varyings input) : SV_Target { return SAMPLE_TEXTURE2D(_MainTex, sampler_MainTex, input.uv); } ENDHLSL } // 第二阶段:半透明物体渲染 Pass { Name "TRANSPARENT_PASS" Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha ZWrite Off Cull Back HLSLPROGRAM #pragma vertex vertTransparent #pragma fragment fragTransparent Varyings vertTransparent(Attributes input) { Varyings output = (Varyings)0; output.positionHCS = TransformObjectToHClip(input.positionOS); output.uv = input.uv; return output; } half4 fragTransparent(Varyings input) : SV_Target { half4 col = SAMPLE_TEXTURE2D(_MainTex, sampler_MainTex, input.uv); col.a *= 0.5; // 调整透明度 return col; } ENDHLSL } // 可选第三阶段或其他特殊效果... } } ``` 此示例展示了两个主要的渲染通道——一个是针对完全不透明的对象,另一个用于具有部分透明性的表面[^1]。 #### 设置材质属性并指定渲染队列 当创建 Material 对象时,可以通过 Inspector 面板调整其渲染队列参数。对于上述着色器,默认情况下会遵循 `"RenderType"` 标签中的设定 (`Opaque`);但对于其他类型的几何体,则可能需要手动更改这些值来确保正确的排序行为。 - **不透明物体质感**: 使用默认设置即可。 - **半透明质感**: 将 Render Queue 设定为更高的数值(如 3000),以延迟它们被绘制的时间点,从而避免遮挡问题。 此外还可以利用 Unity 提供的各种内置标签进一步优化性能表现,比如 `Queue=Geometry+10` 表明该材质应该紧跟在标准几何图形之后进行渲染[^2]。 #### 应用场景实例分析 假设有一个角色模型由若干个网格组成,其中某些部位带有发光特效或玻璃状外观。此时就可以考虑采用分层的方式构建 Shader Graph 或手写代码形式下的 Multi-Pass 结构,使得每种材料都能按照预期方式呈现出来而不互相干扰。 例如,眼睛区域可能会有独立于身体其余部分的不同反射特性;武器装备也许会有金属光泽或是魔法光芒环绕等独特视觉效果。借助这种方式不仅可以增强画面的真实性和吸引力,同时也便于后期维护和扩展新功能[^3]。
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