國慶假期終於空閒了，利用休息這段時間，把最近一直研究Unity的渲染技術成果給大家分享一下，目前，在遊戲開發方面，兩個職位比較火，一個是圖形學程序，另一個是美術TA。這兩個職位有個共同的特徵就是需要掌握Shader編程。Unity官方提供了一些Shader的渲染比如Standard。但是這個遠遠不能滿足程序開發需求。需要我們自己去開發一些Shader滿足需求，很多人對寫Shader都比較頭疼，學習Shader有兩種方式：一種是從原理開始學習，這需要學習者掌握數學知識，另外對固定流水線和可編程流水線熟練掌握，這二者會涉及到矩陣控件變換，很多人就在此卡住了；其實我們完全可以繞開這層，採用第二種學習方式就是走一個捷徑，採用Shader工具比如Shader Forge和Shader Graph。爲了能夠快速的掌握PBR技術，在此建議讀者學習Shader Graph，這個跟UE4的非常相似，其實通過工具的使用也是爲了給美術TA和圖形學編程者降低進入門檻。使用工具編程對Shader的基本語法還是要懂的，否則在連線過程中也會不知所措。下面我們就以渲染一個角色的皮質衣服爲例給讀者講解如何製作？下面是效果圖。
上圖顯示的裙子是皮質的效果，如果策劃提了這個需求後，作爲美術TA或者圖形學編程者該如何實現？那我們就要分析這個效果需要哪些貼圖實現了，Diffuse是必不可少的，我們的皮質衣服有亮度，而且亮度有明有暗，這個自然讓人想到了法線的表現，兩張貼圖搞定了，剩下的就是皮質的體現了，我們看看Unity爲我們提供了一個結構體，而且這個結構體我們可以自己定義，結構代碼如下所示：
struct SurfaceOutputCustomLightingCustom
{
half3 Albedo;
half3 Normal;
half3 Emission;
half Metallic;
half Smoothness;
half Occlusion;
half Alpha;
Input SurfInput;
UnityGIInput GIData;
};
在這個結構體中，我們會使用Metallic和Smoothness兩個參數，因爲表示物體表面的反射率與光照的反射程度由Metallic和Smoothness來控制的。這樣我們的渲染技術我們就分析完成了。兩個參數對應的是兩張貼圖，一張用於表現Metallic，一種表現Smoothness。從優化角度講，我們會將二者合併成一張貼圖。這樣我們只需要三張貼圖就可以實現我們的皮質效果：一張是Albedo（diffuse），一張是Normal法線貼圖，一張是Metallic和Smoothness合併的貼圖。貼圖問題解決了。
如下圖所示：
下面我們就要通過Shader Grapth進行效果的渲染了。
第一步：把我們的貼圖先在Shader Graph中表示出來，效果如下所示：
我們還是使用了Standard Surface Light，這樣我們的貼圖就全部用上了，這也是我們的核心部分，我們明白了原理直接連線就可以了。
第二步：針對PBR會用到一些算法比如Fresnel菲涅爾效果針對也是反射，這個Shader Graph也爲我們實現好了，直接拿過來使用就可以了，如下圖所示：
最後，我們需要把它們鏈接起來，這樣我們的皮質渲染效果才能實現出來。當然少不了紋理的Mutiply相乘和紋理的疊加Add，以及Clamp和saturate函數的使用。最終我們的Shader如下所示：
另外，該Shader不僅能渲染皮質的，還能渲染布料的，二者的區別只是在貼圖上，通過繪製的貼圖改變，我們還可以做出布料的材質效果，Shader是跟上面提到的一樣，實現效果如下所示：
所以Shader寫好了後，通過改變材質，得出的效果是完全不一樣的。很神奇吧？
總結
隨着硬件的提升，玩家對遊戲品質的要求越來越高，以前做遊戲要求玩家的面數在1500個三角面片的時代已經過去了，現在需要的是次世代效果，面數在12000-15000之間。這些都對渲染提高了要求，PBR渲染技術對於遊戲品質的提升起到了非常好的效果，掌握了PBR技術就掌握了次世代渲染技術。這個會通過一個系列給讀者介紹。