着色器用於定義對象的外觀(材質屬性)以及它對光的反應，因爲必須在着色器中構建光照計算，然而可能會存在很多類型的光影，所以編寫Shader是非常麻煩的一件事。Unity爲了簡化編寫Shader的操作，提供了Surface Shaders，它會將所有的光照，陰影，光照貼圖，向前渲染和延遲渲染都會自動處理。
如何選擇渲染通道(Pass)以及燈光如何應用，都取決於採用什麼樣的渲染路徑。Shaer中的每個Pass適用於什麼樣的渲染路徑都是通過PassTags中的LightMode 來定義的。
Unity中包含的渲染路徑有：
| 渲染路徑 | 支持的LightMode |
|---|---|
| Forwawrd Rendering(正向渲染) | ForwardBase和ForwardAdd Pass會被使用 |
| Deferred Shading(延遲着色) | Deferred Pass會被使用 |
| legacy Deferred Lighting(遺留 延遲光照) | PrepassBase和PrepassFinal Pass會被使用 |
| legacy Vertex Lit(遺留 頂點光照) | Vertex，VertexLMRGBM和VertexLM Pass 會被使用 |
| 上述任何一個渲染路徑，爲了渲染陰影或深度紋理，ShadowCaster Pass會被使用 |
Forward Rendering path(正向渲染路徑)：
在Forward Rendering 路徑中，在影響對象的所有燈光中，一些最亮的燈會以逐像素的方式進行照明，然後會有4個燈光以逐頂點的方式進行照明，剩餘的燈光會以SH(球面諧波)的方式進行渲染。主要規則如下：
1.將渲染模式設置爲"Not Important"的燈始終是按頂點或者SH進行渲染
2.最亮的平行光會以逐像素的方式進行渲染。
3.將渲染模式設置爲“Important”的燈始終爲逐像素進行渲染。
4.最多會有4個光源按照逐頂點的方式進行渲染
5.經過以上操作後，如果逐像素渲染的燈光個數小於Quality Setting設置中Pixel Light Count的數量話，會按照亮度從高到低的順序，選擇合適的燈光數量，進行逐像素渲染。
渲染流程如下：
1.Forward Base Pass 會執行最亮的逐像素平行光和所有的逐頂點/SH燈光渲染。
2.Forward Add Pass 會在每個逐像素燈光（除逐像素平行光以外的）進行一次渲染。
例如：
上圖中，對象(圓圈)受到燈光A到H的影響，假設A到H都具有相同的顏色和強度，且所有燈光都具有自動渲染模式，所以他們將按照與對象距離來進行排序，前面的燈光會以逐像素的方式進行渲染(A-D，具體數量會根據質量設置中的數據來設置)，然後就是以逐頂點的燈光渲染(D-G,最到4個燈光)，剩餘的燈光會以SH（G-H）的方式進行渲染。如圖：
注意，在不同的模式渲染中有重疊渲染的部分，這樣當物體和光線移動時，不會出現太多的"燈光跳躍"
除A燈光外，其餘逐像素渲染燈光會調用Forward Add Pass。
ForwardBase ：使用一個逐像素平行光和所有SH/頂點光源渲染對象，在此過程中還會添加着色器中的光照貼圖，環境光和自發光。在此渲染過程中方向光可以具有陰影(注意光照貼圖對象不會從SH燈獲取照明)。
如果在Pass中使用了“OnlyDirectional”標籤，ForwardBase 通道僅渲染主方向光，環境/光探測器和光照貼圖(SH和頂點光不包括在Pass數據中)。
ForwardAdd ：會爲所有影響該對象的逐像素光源渲染一次(除主平行光外) 。默認情況下，這些過程中的燈光是沒有陰影的，除非使用了multi_compile_fwdadd_fullshadows這樣的編譯指令，來生成多個着色器程序變體。
如果着色器沒有提供適當的Pass(即沒有ForwardBase也不存在ForwardAdd)，則該對象的渲染方式語Vertex Lit 路徑中的渲染方式相同。
SH(球面諧波)的渲染速度是非常塊的，並且在CPU上的成本很低，實際上可以自由地應用GPU（ForwardBase通道總是計算SH照明，由於SH的工作方式，所以無論多少SH燈，成本都是一樣的）。
SH的缺點有：
1.它們是在頂點的基礎上進行計算，所以不支持Cookie和法線貼圖
2.SH照明頻率很低，無法有明顯的照明過度。也隻影響漫反射光照(鏡面高管的頻率太低)。
3.SH照明不是局部的，靠近某些表面的球諧函數點光源或聚光燈會看起來有些彆扭。
Deferred shading Rendering path(延遲着色渲染路徑)：
使用Deferred shading 時，對可影響GameObject的燈光數量沒有限制，所有燈光都會按逐像素的方式評估光照，所以它們可以與法線題圖等正確交換，所有的燈光都可以有Cookie和陰影。
Deferred shading 的優點：
照明的處理開銷與光照的像素數量成正比，這是由場景中光的大小決定，而不是它照亮了多少遊戲物體，因此可以通過保持較小的光線來提高性能。
延遲着色也具有高度一致和可預測的行爲，每個光的效果都是按像素計算的，因此沒有在大三角形上分解的光照計算。
Deferred shading 的缺點：
延遲照明沒有真正的抗鋸齒支持，也無法處理半透明的GameObject(這些是使用Forward Rendering渲染的)。
Mesh Render(網格渲染器)和Receive Shadows(接收陰影)標誌也不支持。
剔除遮蔽圖的支持方式有限（最多可以使用四個剔除遮蔽圖，即：剔除層遮蔽圖必須至少包含減去 4 個任意層後的所有層，所以 32 層中必須設置 28 層。否則會得到圖形假象。）。
使用要求：
1.需要具有多個渲染目標(MRT)的顯卡，Shader Model 3.0(或以上)的圖形卡，並支持深度渲染紋理。2006年後大多數pc顯卡都支持延遲着色，從GeForce 8xxx，Radeon x2400，Intel G45開始。
2.移動設備上不支持，主要由於使用MRT格式(某些GPU支持多個渲染目標，但只支持非常有限的位數)。
3.使用正交投影時，不支持延遲渲染。如果相機的投影模式設置爲'Orthographic(正交)'，則相機會退回到“Forward Rdndering”。
性能：
延遲着色中的實時光的渲染開銷與光照像素的數量成正比，與場景複雜度無關，所以小的點光等和聚光燈在性能上更有優勢。如果它們被場景遊戲對象完全或部分遮擋，可能會獲得更好的效果。
有陰影的燈光比沒有的陰影的燈要耗費的性能更多，在延遲渲染中，陰影投射的遊戲對象仍然需要爲每個陰影投射光渲染一次或多次。此外，應用陰影的光照着色器比禁用陰影時使用的渲染開銷更高。
細節：
使用延遲渲染着色時，Unity中的渲染過程分爲兩步：
G-buffer Pass：遊戲對象被渲染成具有漫反射色、高光色、平滑度、世界空間法線、發射和深度的屏幕空間緩衝器。
Lighting Pass：先前生成的緩衝區用於將照明添加到發射緩衝區。
不能處理延遲渲染的着色(物體)，在該過程完成後會使用Forward Rendering 路徑進行渲染。
默認g-buff佈局：
RT0,ARGB32格式：漫反射顏色(RGB)，遮擋(A)。
RT1,ARGB32格式：鏡面反射顏色(RGB)，粗糙度(A)。
RT2，ARGB2101010格式：世界空間標準（RGB），未使用（A）。
RT3，ARGB2101010（非HDR）或ARGBHalf（HDR）格式：Emission+lighting+lightmaps+reflectin 偵探 緩衝。
深度+模板緩衝區。
默認的g緩衝區佈局時160位/像素(非HDR)或192位/像素(HDR)。
相機不使用HDR時，Emission+lighting緩衝區(RT3)以對數方式編碼，以提供比ARGB32紋理通常可能的更大的動態範圍。
注意，相機使用HDR渲染時，沒有爲Emission +光照緩衝區（RT3）創建單獨的渲染目標; 相反，Camera渲染的渲染目標（即傳遞給圖像效果的渲染目標）用作RT3。
G-Buffer Pass：
渲染每個Gameobject一次，漫反射和鏡面反射顏色，表面平滑度，世界空間法線和發射+環境+反射+光照貼圖渲染爲g緩衝區紋理。g-buffer紋理被設置爲全局着色器屬性，以供稍後訪問着色器
Lighting Pass：
照明通過基於g緩衝區和深度計算照明。照明是在屏幕空間中計算的，因此處理時間與場景複雜度無關。燈光會被添加到emission 緩衝區中。
不穿過相機近平面的點光源和聚光燈會渲染爲3D形狀，並啓用Z緩衝區對場景的測試，這使得部分或完全遮擋得點光燈和聚光燈非常塊快得渲染。穿過近平面得定向燈和點/聚光燈呈現爲全屏四邊形。
如果燈光開啓了陰影，那麼它們也會在此過程中渲染並應用，陰影並不是“免費”出現的。需要渲染陰影投射器並運用更加複雜的光線着色器。
唯一可用的照明模型是 Standard，如果需要不同的模型，可以修改光照通道着色器，將內置着色器中的Internal-DeferredShading.sharder 文件的修改版本放入Asset/Resources文件夾中，然後在Edit/Project Settings/Graphics 窗口中將“Deferred”修改爲“Custom Shader”，然後更改這個在使用的着色器選項。
Legacy Deferred Lighting Rendering Paht(舊版延遲光照渲染路徑)：
與Deferred shadering 相似，從Unity5.0 版本以後被認爲是傳統功能，因爲他不支持某些渲染功能(如標準着色器，反射探測器等)。
使用延遲光照時，Unity中的渲染過程會分爲3步：
1.Base Pass：渲染對象以生成具有深度，法線和鏡面反射功率的屏幕空間緩衝區。
2.Light Pass：使用前面生成的緩衝區用於計算照明到另一個屏幕空空間緩衝區（唯一可用的照明模型爲Blinn-Phong）。
3.Final Pass：再次渲染對象。它們獲取計算出的光照，將其與顏色紋理相結合，並添加任何環境/發光照明。
Vertex Lit Rendering Path (頂點照明路徑)：
Vertex Lit路徑通常在一次通過中渲染每個對象，並在對象頂點出計算所有光源的光照。
Vertex Lit是最快的渲染路徑，並且具有最廣泛的硬件支持（不使用與控制檯）。
由於所有的光照都是在頂點級別計算的，因此此渲染路徑不支持大多數逐像素效果：不支持陰影，法線貼圖，cookie和非常細膩的鏡面高光。