Shader入门笔记--随时补充

 

【什么是OpenGL、DirectX】
shader可以认为是一种渲染命令，由openGL或dx解析，来控制渲染图像
OpenGL运用GLSL Shader语言 PC平台
DirectX运用HLSL Shader语言 移动平台 微软出品
英伟达 CG 编写shader（跨平台）

 

【Unity Shader 的分类】
使用的是ShaderLab编写Unity中的Shader

 

1.表面着色器 Surface Shader CPU
2.顶点/片元着色器 Vertex/Fragment Shader GPU
3.固定函数着色器 Fixed Function Shader(弃用)

【属性】
_Color("Color",Color)=(1,1,1,1)
_Vector("Vector",Vector)=(1,2,3,4)
_Int("Int",Int)=12
_Float("Float",Float)=1.2
_Range("Range",Range(1,11))=6
_2D("Texture",2D)="white"{}
_Cube("Cube",Cube)="white"{}
_3D("Texture",3D)="red"{}
// float 32位 half 16位[-6w~6w] fixed 11位[-2~2]

【漫反射】兰伯特光照模型
Diffuse=直射光颜色*max(0,cos夹角(光和法线的夹角)) cosθ=光方向*法线方向
【光的方向】
normalize()用来把一个向量，单位化（原来方向保持不变，长度变为1）
max() 用来取得函数中最大的一个
dot() 用来取得两个向量的点积
_WorldSpaceLightPos0 取得第一个平行光的位置
_LightColor0 取得平行光的颜色
UnityObjectToClipPos（）这个矩阵用来把坐标从模型空间转换到剪裁空间
_World2Object 这个矩阵用来把一个方向从世界空间转换到模型空间
UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.rgb 获取环境光

【半兰伯特光照模型】暗面不为黑色
Diffuse=直射光射线 *（cosθ*0.5+0.5）
【兰伯特光照模型】
Diffuse=直射光颜色*max(0,cos夹角(光和法线的夹角)) cosθ=光方向*法线方向

Tags{"LightMode" = "ForwardBase"}
只有定义了正确的LightMode才能得到一些Unity的内置光照变量
#include "Lighting.cginc"
包含unity的内置的文件，才可以使用unity内置的一些变量

【面的剔除 Cull】
在渲染的时候，默认情况下是只有朝向摄像机的面才会被渲染，可以告诉Unity，我想渲染哪一个朝向的面，
使用Cull命令在计算体积阴影的时候会用到对Cull的操作来计算和物体相交的投影
Cull 有三种
Cull Off 不剔除
Cull Back 剔除背面（背向摄像机的面）
Cull Front 剔除前面 （朝向摄像机的面）

【UnityCG.cginc中一些常用的函数】
//摄像机的方向（视角方向）
float3 WorldSpaceViewDir(float4 v) 根据模型空间中的顶点坐标，得到（世界空间）从这个点到摄像机的观察方向
float3 UnityWorldspaceViewDir(float4 v)世界中的顶点坐标==》世界空间从这个点到摄像机的观察方向
float3 ObjSpaceViewDir(float4 v) 模型空间中的顶点坐标==》模型空间从这个点到摄像机的观察方向
//光源方向
float3 WorldSpaceLigthDir(float4 v) 模型空间中的顶点坐标==》世界空间中从这个点到光源的方向
float3 UnityWorldSpaceLightDir(float4 v) 世界空间中的顶点坐标==》世界空间中从这个点到光源的方向
float3 ObjSpaceLightDir(float4 v) 模型空间中的顶点坐标==》模型空间中从这个点到光源的方向
//方向转换
float3 UnityObjectToWorldNormal(float3 norm)把法线方向 模型空间==》世界空间
float3 UnityObjectToWorldDir(float3 dir) 把方向 模型空间==》世界空间
float3 UnityWorldToObjectDir(float3 dir) 把方向 世界空间==》模型空间

 

【SubShader的标签设置】

Queue 　　　控制渲染顺序，指定该物体属于哪一个渲染队列 　　Tags { “Queue” = “Transparent” }
RenderType 　   着色器分类，指明使用的着色器对象 　　Tags { “RenderType” = “Qpaque” }
DisableBatching 　　指明是否对该SubShader使用批处理（配合Unity批处理）　　 Tags { “DisableBatching” = “True”}
ForceNoShadowCasting 　　控制使用该SubShader的物体是否会投射阴影 　　Tags { “ForceNoShadowCasting” = “True”}
IgnoreProjector 　　控制使用该SubShader的物体是否不受Projector的影响（常用于半透明物体）　　 Tags { “IgnoreProjetctor” = “True”}
CanUseSpriteAtlas 　　该SubShader是否没有被用于sprites(精灵)　　 Tags { “CanUseSpritesAtlas” = “False”}
PreviewType 　　材质面板预览该材质的类型，默认为球型。（如 “Plane”、“SkyBox”） 　　Tags { “PreviewType” = “Plane”}
标签的声明仅在SubShader{}中进行，不可在Pass{}进行。
附注：Pass{}可以声明标签，但声明的标签类型与SubShader{}不同。

【常见的渲染状态设置选项】

Cull 　　Cull Back/Front/Off 　　设置剔除模式：剔除 背面/正面/关闭
ZTest 　　ZTest Less/Greater/LEqual/Equal/NotEqual/Always 　　设置深度测试使用的函数
ZWrite 　　ZWrite On/Off 　　深度写入 开启/关闭
Blend 　　Blend SrcFactor DstFactor 　　混合模式 开启并设置

标准着色器代码，附带详细注释

//最基础的shader

Shader "MyShader/MyShader5_1"
{
    //属性
    Properties
    {
    //声明一个Color类型的属性（可在inspector面板看到）
    //结构： 内部变量名，(inspector显示名字, 类型) = 默认值
    _Color ("Color Tint", Color) = (1.0,1.0,1.0,1.0)
    }


    //第一个subshader，只会执行一个，根据硬件的高低配置来
    SubShader
    {
        //第一个通道，有多个可执行多个
        Pass
        {
            //CGPROGRAM 表示可编程渲染管线代码开始
            CGPROGRAM

            //UnityCG.cginc包含了最常用的函数等等，一般都需要引用上
            #include "UnityCG.cginc"

            //顶点着色器的函数名为vert
            #pragma vertex vert
            //片元着色器的函数名为frag
            #pragma fragment frag

            //要用到属性，需要声明一个类型匹配的变量，名字必须与内部变量名相同
            fixed4 _Color;

            //2是to的意思(two的谐音)，application to vertex
            struct a2v
            {
                //POSITION表示应用阶段输入的模型空间顶点坐标
                float4 vertex : POSITION;
                //表示顶点模型空间的法线
                float3 normal : NORMAL;
                //表示改顶点的纹理坐标
                float4 texcoord : TEXCOORD0;
                //更多类型的语义 TANGENT 切线 COLOR 顶点颜色
            };

            //vertex to fragment
            struct v2f
            {
                //pos表示裁剪空间的坐标
                //看到网上说SV_position的声明如果不是第一个在手机上会有问题
                float4 pos : SV_POSITION;
                //COLOR0用来存颜色信息
                fixed3 color : COLOR0;
            };

            //SV表示system value的意思
            //SV_POSITION 是表示输出值为顶点着色器的输出值  语义
            //顶点着色器一般需要把顶点从模型空间转到齐次裁剪空间，还未进行 裁剪 和 透视除法
            float4 vert(a2v v) :SV_POSITION
            {
                // Upgrade NOTE: replaced 'mul(UNITY_MATRIX_MVP,*)' with 'UnityObjectToClipPos(*)'
                return UnityObjectToClipPos(v.vertex);
            }

            //CPU
            //准备好各个顶点的数据 传递给GPU

            //GPU
            // ↑ 顶点着色器
            //裁剪
            //透视除法
            //屏幕映射（把未裁剪的顶点映射到屏幕上）
            //三角形设置，生成三角形，三角形遍历
            // ↓ 片元着色器
            //逐片元操作


            //SV_Target 表示片元着色器的输出值
            fixed4 frag():SV_Target
            {
                return fixed4(1.0,1.0,1.0,1.0);
            }

            //结束
            ENDCG
        }
    }
}