創建一個shader

什麼是Shader

Shader（着色器）是一段能夠針對3D對象進行操作、並被GPU所執行的程序。Shader並不是一個統一的標準，不同的圖形接口的Shader並不相同。OpenGL的着色語言是GLSL， NVidia開發了Cg，而微軟的Direct3D使用高級着色器語言（HLSL）。而Unity的Shader 是將傳統的圖形接口的Shader（由 Cg / HLSL編寫）嵌入到獨有的描述性結構中而形成的一種代碼生成框架，最終會自動生成各硬件平臺自己的Shader，從而實現跨平臺。

Unity Shader 其實並不難，初學者往往很迷惑是因爲它有太多固定的命令和結構，而這些命令又需要我們對3D渲染有一定的瞭解才能知道它們是做什麼的。

Shader種類

OpenGL和Direct3D都提供了三類着色器：

    頂點着色器：處理每個頂點，將頂點的空間位置投影在屏幕上，即計算頂點的二維座標。同時，它也負責頂點的深度緩衝（Z-Buffer）的計算。頂點着色器可以掌控頂點的位置、顏色和紋理座標等屬性，但無法生成新的頂點。頂點着色器的輸出傳遞到流水線的下一步。如果有之後定義了幾何着色器，則幾何着色器會處理頂點着色器的輸出數據，否則，光柵化器繼續流水線任務。

    像素着色器(Direct3D)，常常又稱爲片斷着色器(OpenGL)：處理來自光柵化器的數據。光柵化器已經將多邊形填滿並通過流水線傳送至像素着色器，後者逐像素計算顏色。像素着色器常用來處理場景光照和與之相關的效果，如凸凹紋理映射和調色。名稱片斷着色器似乎更爲準確，因爲對於着色器的調用和屏幕上像素的顯示並非一一對應。舉個例子，對於一個像素，片斷着色器可能會被調用若干次來決定它最終的顏色，那些被遮擋的物體也會被計算，直到最後的深度緩衝纔將各物體前後排序。

    幾何着色器：可以從多邊形網格中增刪頂點。它能夠執行對CPU來說過於繁重的生成幾何結構和增加模型細節的工作。Direct3D版本10增加了支持幾何着色器的API, 成爲Shader Model 4.0的組成部分。OpenGL只可通過它的一個插件來使用幾何着色器。

Unity Shader 分爲表面着色器（Surface Shader）和頂點片段着色器（Vertex And Fragment Shader）

表面着色器（Surface Shader）是Unity提出的一個概念。編寫着色器與光照的交互是複雜的，光源有很多類型，不同的陰影選項，不同的渲染路徑(正向和延時渲染)，表面着色器將這一部分簡化。Unity建議使用表面着色器來編寫和光照有關的Shader。

頂點片段着色器（Vertex And Fragment Shader）和OpenGL，Direct3D中的頂點着色器和片段着色器沒有什麼區別。頂點片段着色器比表面着色器使用更自由也更強大，當然光照需要自行處理。Unity也允許在裏面編寫幾何着色器，一般用得不多。

Unity Sahder的模板類型

模板名	功能
Standard Surface Shader	包含標準光照模型的表面着色器模板。
Unlit Shader	產生一個不包含光照（但包含霧效）的基本的頂點/片元着色器。
ImageEffect Shader	實現各種屏幕後處理效果的基本模版。
Compute Shader	特殊的Shader，利用GPU的並行性來進行一些與常規渲染流水線無關的計算。

Unity Shader 結構

// 着色器名稱
Shader "ShaderName" ｛
	// 屬性 
	Properties {
		Name ("display name", PrpertyType) = DefaultValue
	}
	// 子着色器
	SubShader {
		// 可選的，標籤（告訴Unity如何、何時渲染對象）
		[Tags]
		
		// 可選的，狀態設置（開關混合、深度測試，剔除模式，設置深度測試使用函數）
		[RenderSetup]
		
		// 完整渲染流程
		Pass {
			[Name]
			[Tags]
			[RanderSetup]
		}
	}
	//SubShader不能運行時執行（同時渲染陰影）
	Fallback "VertexLit"  
｝

● Properties

屬性：不一定要在Properties語義塊中聲明，也可以在Cg中定義變量（可通過腳本向Shader傳遞）。

作用：只是爲了讓這些屬性顯示在材質面板中。

定義： Name ("display name", PrpertyType) = DefaultValue

Name：名字。在Shader中訪問該變量時，要聲明這個名字。

display name：顯示的名字。即面板顯示的標籤名字。

PropertyType：屬性類型。

DefaultValue：默認值。
Properties {
	// Numbers and Sliders
	_Int ("Int", Int) = 2
	_Float ("Float", Float) = 1.5
	_Range("Range", Range(0.0, 5.0)) = 3.0
	// Colors and Vectors
	_Color ("Color", Color) = (1,1,1,1)
	_Vector ("Vector", Vector) = (2, 3, 6, 1)
	// Textures
	_2D ("2D", 2D) = "" {}
	_Cube ("Cube", Cube) = "white" {}
	_3D ("3D", 3D) = "black" {}
}

//對於 SubShader 數據類型
************************************************************************************
Range  Color  2D  Rect  Cube  Float  Vector
************************************************************************************

// Color , Vector 對於的數據類型：  float4   half4   fixed4
// Range , Float  對於的數據類型：  float    half    fixed
// 2D             對於的數據類型：  sampler2D
// 3D             對於的數據類型：  sampler3D
// Cube           對於的數據類型：  samplerCube

● SubShader

子着色器 : 每一個Unity Shader文件可以包含多個SubShader語義塊，但最少要有一個。Unity會掃描所有SubShader語義塊，然後選擇第一個能夠在目標平臺上運行的，如果都不支持，則會使用Fallback指定的Shader。
定義：

Tags：標籤，可選。

RenderSetup：狀態，可選。

Pass：一次完整的渲染流程。可以在裏面聲明標籤和狀態。

● RenderSetup

設置顯卡的各種狀態。如果需要應用到所有Pass塊中，則在SubShader中設置。否則如雙面渲染，第一個Pass剔除正面（Cull Front）來渲染背面，第二個Pass剔除背面（Cull Back）來渲染正面。

狀態名稱	參數	含義
Cull	Cull Back \| Front \| Off	剔除模式：剔除背面 \| 剔除正面 \| 關閉剔除
ZTest	ZTest Less Greater \| LEqual \| GEqual \| Equal \| NotEqual \| Always	設置深度測試使用的函數
ZWrite	ZWrite On \| Off	開啓關閉深度寫入
Blend	Blend SrcFactor DstFactor	混合模式

● Tags

是鍵值對，都爲字符串類型。用於告訴Unity：SubShader要怎麼樣以及合適渲染這個對象。
結構：Tags { "TagName1" = "Value1" "TagName2" = "Value2" }

注意：下面這些標籤都只可以在SubShafer中聲明，不可以在Pass塊中聲明。

標籤類型 說明例子
Queue 控制渲染順序，指定該物體屬於哪一個渲染列隊；通過這種方式可以保證所有的透明物體可以在所有不透明物體後面被渲染。我們也可以自定義使用渲染列隊來控制物體的渲染順序 Tags { "Queue" ="Transparent"}
RenderType 對着色器進行分類，例如這是一個不透明的着色器，或者是一個透明的着色器；這可以被用於着色器替換的功能 Tags { "RenderType"="Opaque" }
DisableBatching 一些 SubShader 使用 Unity 的批處理功能是會出問題；有時候可以手動關閉 Tags {"DisableBatching" = "True" }
ForceNoShadowCasting 是否投射陰影 Tags { "ForceNoShadowCasting"="True" }
IgnoreProjecter 如果爲 True, 那麼將不會受到 Projecter 的影響，通過用於半透明 Tags { "IgnoreProjecter"="True" }
CanUseSpriteAtlas 該 Shader 是否用於精靈圖集 Tags { "CanUserSpriteAtlas"="True" }
PreviewType 指定材質球的預覽形狀 Tags { "PreviewType"="Plane" }

● Pass語義塊

Pass {
	[Name]			// 如 Name "MyPassName"
	[Tags]
	[RenderSetup]
	// Other code
}
Name：名稱。

RenderSetup：同SubShader，還可以使用固定管線的着色器命令。

Tags：不同與Subshader的標籤。

其他標籤：

UsePass：直接使用別的Shader的Pass塊。在使用時必須使用大寫形式如：UsePass "MyShader/MYPASSNAME"。
GrabPass：抓取屏幕，並將結果存儲到一張紋理中，用於後序的Pass處理。

Unity Sahder的形式:

● 表面着色器（Surface Shader）

這是 Unity自己創造的一種着色器代碼類型，在背後會轉換成對應的頂點/片元着色器，相當於再對頂點/片元着色器的抽象。定義在 CGPROGRAM 和 ENDCG 之間，而不是在Pass中。
#pragma surface surf Lambert	//  使用surf函數作爲表面着色器，用Lambert光照模型
struct Input {
	float4 color : COLOR;
};
void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o){
	o.Albedo = 1;
}

表面着色器：

Surface Shader示例：
Shader "Custom/Simple Surface Shader"
{
	SubShader {
		Tags{"RenderType"="Opaque"}
 
		CGPROGRAM
		#pragma surface surf Lambert
		struct Input
		{
			float4 color:COLOR;
		};
		void surf (Input IN,inout SurfaceOutput o)
		{
			o.Albedo=1;
		}
		ENDCG
	}
	FallBack "Diffuse"
}

● 頂點/片元着色器（Vertex/Fragment Shader）

相比表面着色器更復雜，但更靈活。可以控制渲染的實現細節。同樣定義在 CGPROGRAM 和 ENDCG之間。
#pragma vertex vert			// 使用vert函數作爲頂點着色器
#pragma fragment frag			// 使用frag函數作爲片元着色器

定點片元着色器：

SubShader{
	Pass
	{
		CGPROGRAM
		#pragma vertex vert
		#pragma fragment frag
		
		float4 vert(float4 v : POSITION):SV_POSITION
		{
			return mul (UNITY_MATRIX_MVE,V);
		}
 
		fixed4 frag():SV_Target
		{
			return fixed4 (1.0,0.0,0.0,1.0);
		}
		ENDCG
	}
}

● 固定函數着色器（Fixed Function Shader）

以上兩種都是可編程管線，而對於一些舊設備，就不支持了，這時就要用固定函數着色器完成渲染，也只能完成一些簡單的效果。定義在Pass塊中。
Pass {
	Material {
		Diffuse [_Color]
	}
	Lighting On
}

固定管線色器：

Shader "Tutorial/Basic"
{
	Properties
	{
		_Color("Main Color",Color)=(1,0.5,0.5,1)
	}
	SubShader
	{
		Pass
		{
			Material
			{
				Diffuse[_Color]
			}
			Lighting On
		}
	}
}

第一章創建一個shader

創建一個shader

什麼是Shader

Shader種類

OpenGL和Direct3D都提供了三類着色器：

Unity Shader 分爲表面着色器（Surface Shader）和頂點片段着色器（Vertex And Fragment Shader）

Unity Sahder的模板類型

Unity Shader 結構

● Properties

● SubShader

● RenderSetup

● Tags

● Pass語義塊

Unity Sahder的形式:

● 表面着色器（Surface Shader）

● 頂點/片元着色器（Vertex/Fragment Shader）

● 固定函數着色器（Fixed Function Shader）

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標籤類型	說明	例子
Queue	控制渲染順序，指定該物體屬於哪一個渲染列隊；通過這種方式可以保證所有的透明物體可以在所有不透明物體後面被渲染。我們也可以自定義使用渲染列隊來控制物體的渲染順序	Tags { "Queue" ="Transparent"}
RenderType	對着色器進行分類，例如這是一個不透明的着色器，或者是一個透明的着色器；這可以被用於着色器替換的功能	Tags { "RenderType"="Opaque" }
DisableBatching	一些 SubShader 使用 Unity 的批處理功能是會出問題；有時候可以手動關閉	Tags {"DisableBatching" = "True" }
ForceNoShadowCasting	是否投射陰影	Tags { "ForceNoShadowCasting"="True" }
IgnoreProjecter	如果爲 True, 那麼將不會受到 Projecter 的影響，通過用於半透明	Tags { "IgnoreProjecter"="True" }
CanUseSpriteAtlas	該 Shader 是否用於精靈圖集	Tags { "CanUserSpriteAtlas"="True" }
PreviewType	指定材質球的預覽形狀	Tags { "PreviewType"="Plane" }

第一章 創建一個shader

創建一個shader

什麼是Shader

Shader種類

OpenGL和Direct3D都提供了三類着色器：

Unity Shader 分爲 表面着色器（Surface Shader）和 頂點片段着色器（Vertex And Fragment Shader）

Unity Sahder的模板 類型

Unity Shader 結構

● Properties

● SubShader

● RenderSetup

● Tags

● Pass語義塊

Unity Sahder的形式:

● 表面着色器（Surface Shader）

● 頂點/片元着色器（Vertex/Fragment Shader）

● 固定函數着色器（Fixed Function Shader）

第一章創建一個shader

Unity Shader 分爲表面着色器（Surface Shader）和頂點片段着色器（Vertex And Fragment Shader）

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