Unity Shader 入門 之一 語法基礎

unity shaderlab 的語法基礎 ，用來做個人備忘查詢

 

ShaderLab Syntax

Unity中的所有Shader都是用一種叫做"Shader Lab"的陳述性語言(declarative language)寫的。在Shader中通過逐層嵌套的大括號來聲明包括在材質面板看到的一系列變量、使用的渲染模式、硬件不支持時的fallback等。而真正的"shader代碼"夾在CGPROGRAM...ENDCG之間的代碼片段。本節就合租要介紹這些嵌套的語法。而真正CGPROGRAM代碼段是通過常規的HLSL/Cg 着色器語言完成的。

 

• ShaderLab 
• •  Shader "shadername" { [Properties]  Subshaders [Fallback] [CustomEditor] }
  • shadername:
  • • "shadername "是你通過inspector面板爲材質選擇shader時看到的名字，可以用"/"生成類似二級三級菜單的形式，例如" custom/example"
  • Properties:
  • • shader中用到的一些額外參數，可以在材質的inspcector面板中看到，例如顏色，貼圖等
  • Subshaders:
  • • 每一個Shder都是由一個或者多個sub-shader組成的。當加載一個shader的時候，unity 會從頭遍歷這一系列的subshader,並且選擇設備支持的第一個宿便是的人。如果沒有可用的subshaders，untiy就會選擇fallback shader。
    • 如果你想讓你的遊戲在最新的顯卡上有完美的表現，有不想遊戲只能讓這些有高級顯卡的玩家體驗，就要編寫多個subshader。
    • Shader層面的"level of detail (LOD)"和"shader replacement"是兩項依賴於subshader的技術
  • Exampler

// colored vertex lighting Shader "Simple colored lighting"

{

     // a single color property

     Properties {

          _Color ("Main Color", Color) = (1,.5,.5,1) }

     // define one subshader

     SubShader

     {

          // a single pass in our subshader

          Pass {

               // use fixed function per-vertex lighting

               Material {

                    Diffuse [_Color] } Lighting On

               }

     }

}

 

• ShaderLab : Properties
• • Shader 可以定義各種各樣的參數來讓美術在unity 材質球的inspector面板中通過調整參數來進行創作。
  • Syntax: Properties{ Property[Property ...]}
  • 數值和滑動條
  • • 變量名 ("inspector 中顯示的名字" ,Range(min,max))=default value        //顯示爲滑動條
    • name ("display name" ,Float)=default value
    • name ("display name",Int)=default
  • 顏色和矢量
  • • name ("display name" ,Color)=(1,1,1,1)     //默認的(r g b a)值
    • name ("display name",Vector)=(0,0,0,0) //默認的(x y z w)值
  • 貼圖
  • • name("display name",2D)="default texture" {} //2D texture
    • name ("display name",Cube)="default texture"{} //cubemap
    • name("display name",3D)="default texture" {} //3D(volume)
• 細節
• • shader 中自定義的變量通過 "name"字段引用，而且在unity中我們通常以下劃線作爲自定義變量的開頭，例如"_MainTex"。在material inspector面板中顯示的名字則是"display name"，所以display name可以爲中文例如 "法線貼圖"。
  • 對於Range 、Float、Color和Vector這些變量的默認值可以直接用數字描述
  • 而對於Texture(2D ,Cube)默認值可以是空字符串也可以是內置的貼圖名字如:"white","black","gray" or "bump"
  • 在固定功能shader中可以直接通過變量名來獲取變量的值，而SurfaceShader 以及vertex &fragment shader中需要額外聲明一次
  •  變量名前面可以添加用中括號括起來的描述性屬性
  • • [HideInInspector]
    • [NoScaleOffset] -用來修飾貼圖變量，在inspcetor 面板中不再顯示該貼圖的tilling/offset 屬性
    • [Normal] -用來修飾貼圖變量，該貼圖必須是一個法線貼圖
    • [HDR] -用來修飾貼圖變量，該貼圖必須是一個high-dynamic range(HDR)貼圖
    • [Gamma]- indicates that a float/vector property is specified as sRGB value in the UI (just like colors are), and possibly needs conversion according to color space used. SeeProperties in Shader Programs.
    • [PerRendererData]-indicates that a texture property will be coming from per-renderer data in the form of a MaterialPropertyBlock. Material inspector changes the texture slot UI for these properties.
  • Example

// properties for a water shader

Properties

{

     _WaveScale ("Wave scale", Range (0.02,0.15)) = 0.07 // sliders

     _ReflDistort ("Reflection distort", Range (0,1.5)) = 0.5

     _RefrDistort ("Refraction distort", Range (0,1.5)) = 0.4

     _RefrColor ("Refraction color", Color) = (.34, .85, .92, 1) // color

     _ReflectionTex ("Environment Reflection", 2D) = "" {} // textures

     _RefractionTex ("Environment Refraction", 2D) = "" {}

     _Fresnel ("Fresnel (A) ", 2D) = "" {}

     _BumpMap ("Bumpmap (RGB) ", 2D) = "" {}

}

     

 

• ShaderLab:SubShader
• • Unity中的每一個Shader都由一系列的subshader構成。當unity需要展示一個模型時，它會找到使用的shader並且找到在目標設備上第一個可用的subshader來執行，而不會執行剩餘的其他subshader
  • Syntax 
  • • Subshader{[Tags] [CommonState] Passdef [Passdef...]}
  • Details
  • • subshader 定義了一系列的渲染通道，並且可以設置對所有通道都可用的一些狀態以及subshader 層級的標籤
    • 因爲subshader內定義的每一個pass都會導致該物體被渲染一次，而對物體的一次渲染開銷昂貴，所以儘可能少的定義pass，但必須有一個。
    • 在unity判斷哪一個subshader可以用的時候，會對該對象的每一個pass都執行一次。
    • pass有三種類型：regular Pass ,Use pass or Grab Pass
    • 所有在 pass的語句塊內的代碼都可以放在subshader塊內，而subshader塊內的內容會在所有的通道中執行
  • Example

// ...

 

SubShader {

//一個之定義了一個通道的subshader

      Pass {

          Lighting Off       //關閉所有光照效果

          SetTexture [_MainTex] {} //用_MainTex這個貼圖渲染模型

     }

}

// ...

• ShaderLab:Pass
• • Syntax
  • • Pass{[Name and Tags] [RenderSetup]}
  • Name and tags
  • • 一個Pass可以定義自己的名字和任意數量的標籤 
    • 通過 "tagname"="value" 的形式，告訴渲染引擎要做什麼
  • Render state set-up  設置顯卡的渲染狀態
  • • Cull 設置多邊形剔除模式 ,模型被剔除的部分不參與渲染
    • • Cull Back | Front |Off  // 背面/前面/關閉(無剔除)  剔除
    • ZTest 設置深度緩衝測試模式
    • • ZTest (Less | Greater |LEqual |GEqual |Equal|NotEqual |Always
    • ZWrite 設置深度緩衝寫模式
    • • ZWrite On|Off
    • Offset 設置 Z 緩衝的深度便宜
    • • Offset OffsetFactor,OffsetUnits
    • Blend 設置alpha混合，alpha 操作和alpha-to-coverage 模式
    • • Blend sourceBlendMode destBlendMode
      • Blend sourceBlendMode destBelndMode ,alphaSourceBlendMode alphaDestBlendMode
      • BlendOp colorOp
      • BlendOp colorOp ,alphaOp
      • AlphaToMask On | Off
    • ColorMask
    • • ColorMask RGB | A | 0 | any combination of R, G, B, A
      •  設置顏色通道的遮罩 。 ColorMask 0 turns off rendering to all color channels.
    • 歷史遺留的 固定功能 shader 的指令
    • • 有一些指令用來寫固定功能管線shader.而這些內容是即將被丟棄的，因爲通過寫 表面着色器或者 shader programs 能夠更加靈活。然而對某些非常簡單的固定功能的shader,使用這些指令會非常簡單
      • 以下所有指令在非固定功能shader中都是無效的。
      • Fixed-function Lighting and Material
      • • Lighting On | Off
        • Material {Material Block}
        • SeparateSpecular On |Off
        • Color Color-value
        • ColorMaterial AmbientAndDiffuse |Emission
        • All of these control fixed-function per-vertex Lighting: they turn it on, set up Material colors, turn on specular highlights, provide default color (if vertex Lighting is off), and controls how the mesh vertex colors affect Lighting. See documentation on Materials for more details.
      • Fixed-function Fog
      • • Fog {Fog Block}
        • Fog Block Content
        • • Mode Off |Global |Linear |Exp |Exp2
          • Color ColorValue
          • Density FloatValue
          • Range FloatValue,FloatValue
        • 默認霧效的設置在 Lighting 窗口中配置
      • Fixed-function AlphaTest
      • • AlphaTest (Less |Greater |LEqual |GEqual |Equal |NotEqual|Always) CutoffValue
        • alpha 測試
        • • AlphaTest comparison AlphaValue //Set up the alpha to only render pixels whose alpha value is within a certain range
      • Fixed-function Texture conbiners
      • • 在渲染狀態設置之後，使用SetTexturn命令來制定渲染用的貼圖和貼圖的組合模式
        • SetTexturen textureProperty {combine options}

    • Details

      Shader passes interact with Unity’s rendering pipeline in several ways; for example, a Pass can indicate that it should only be used for deferred shading using the Tagscommand. Certain passes can also be executed multiple times on the same GameObject; for example, in forward rendering the “ForwardAdd” pass type is executed multiple times based on how many Lights are affecting the GameObject. See documentation on the Render Pipeline for more details.

 

 

• ShaderLab:Fallback
• • 在所有Subshader的定義結束之後，可以聲明一個Fallback。用來告訴顯卡，如果沒有可以用的subshader,試試看這裏的這個shader能不能用。
  • Syntax
  • • Fallback "name"
    • Fallback Off
    • • 明確說明沒有fallback ,而且不會打印警告，即使沒有可用的subshader
• ShaderLab:Category
• • Category 是對其下的命令的邏輯分組。例如，如果你的shader有多個subshader，並且每一個subshader都需要關閉霧效和以及一樣的blending mode ,就可以使用Category：

Shader "example" {

Category {

     Fog { Mode Off }

     Blend One One

     SubShader { // ... }

     SubShader { // ... }

     // ...

     }

}

• • Category 代碼塊，僅僅影響shader的解析，並不影響shader的執行。