Unity学习之Shader

Shader

是用来实现图像渲染的，用来替代固定渲染管线的可编辑程序。其中Vertex Shader（顶点着色器）主要负责顶点的几何关系等的运算，Pixel Shader（像素着色器）主要负责片元颜色等的计算。顶点Shader负责改变形态，像素Shader负责改变颜色。

Unity中的Shader类型

Standard Surface Shader 

标准表面着色器，它是一种基于物理的着色系统，可以理解为 它是通过对物理现象的简单模拟，可以实现生活中各种物品的效果，比如石头、木材、玻璃、塑料和金属等等。

Unlit Shader

它是最简单的着色器，与 Standard Surface Shader 相比，它去除了冗长的光照公式以及阴影解算，因此得名 Unlit，翻译过来就是无光照，也正因如此，它只由最基础的 Vertex Shader 和 Fragment Shader 组成

Image Effect Shader

它其实也是顶点片元着色器，不过它主要针对实现各种屏幕后处理效果，那后处理是什么呢？一般像是泛光、调色、景深、模糊等基于最终整个屏幕画面而进行再次处理的就是后处理。

Compute Shader

计算着色器，它是在GPU中运行的一段程序，独立于常规渲染管线之外的，它可以直接将GPU作为并行处理器加以利用，从而使GPU不仅具有3D渲染能力，还具有其他的运算能力。一般会在需要大量并行计算的时候使用。

Ray Tracing Shader

光线追踪着色器，光线追踪是指从摄像机出发的若干条光线，每条光线会和场景里的物体求交，根据交点位置获取表面的材质、纹理等信息，并结合光源信息计算光照。相对于传统的光栅化渲染，光线追踪可以轻松模拟各种光学效果，如反射、折射、散射、色散等。但由于在进行求交计算时需要知道整个场景的信息，它的计算成本也是非常高的。

ShaderLab

Unity为我们封装的着色器语言，而目前主流的着色器语言有3种，基于OpenGL的GLSL / 基于DX的HLSL / NVIDIA公司的CG。而ShaderLab则是Unity在HLSL和CG的基础之上封装的只属于Unity的着色器语言，它的灵活性更高，而且不再需要将 Shader 的配置 硬写在引擎代码中，本质是在底层着色语言的基础上，额外提供了声明信息，以数据驱动的方式使我们在渲染管线内自由发挥。

ShaderLab语法详细解析

// Shader 的路径名称  默认为文件名,也可以与文件名不同
Shader "Unlit/HiShader"
{
    // 属性 
    // Material Inspector显示的所有参数都在需要在这里进行声明
    Properties
    {
        // 通常所有属性名都以下划线字符开头 _MainTex
        _MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
        
        // 比较常见的属性类型
        // ————————————————————————————————————————————————
        _Integer ("整数(新版)", Integer) = 1
        _Int ("整数(旧版)", Int) = 1
        _Float ("浮点数", Float) = 0.5
        _FloatRange ("浮点数滑动条", Range(0.0, 1.0)) = 0.5
        // Unity包含以下内置纹理, 可以直接填充
        // “white”（RGBA：1,1,1,1）
        // “black”（RGBA：0,0,0,1）
        // “gray”（RGBA：0.5,0.5,0.5,1）
        // “bump”（RGBA：0.5,0.5,1,0.5）
        // “red”（RGBA：1,0,0,1）
        _Texture2D ("2D纹理贴图", 2D) = "red" {}
        // 字符串留空或输入无效值，则它默认为 “gray”
        _DefaultTexture2D ("2D纹理贴图", 2D) = "" {}
        // 默认值为 “gray”（RGBA：0.5,0.5,0.5,1）
        _Texture3D ("3D纹理贴图", 3D) = "" {}
        _Cubemap ("立方体贴图", Cube) = "" {}
        // Inspector会显示四个单独的浮点数字段
        _Vector ("Example vector", Vector) = (0.25, 0.5, 0.5, 1)
        // Inspector会显示拾色器拾取色彩RGBA值
        _Color("色彩", Color) = (0.25, 0.5, 0.5, 1)
        // ————————————————————————————————————————————————
        
        // 除此之外 属性声明还可以具有一个可选特性 用来告知Unity如何处理它们
        // HDR可以使色彩亮度的值超过1
        [HDR]_HDRColor("HDR色彩", Color) = (1,1,1,1)
        // Inspector隐藏此属性
        [HideInInspector]_Hide("看不见我~", Color) = (1,1,1,1)
        // Inspector隐藏此纹理属性的Scale Offset字段
        [NoScaleOffset]_HideScaleOffset("隐藏ScaleOffset", 2D) = "" {}
        // 指示纹理属性为法线贴图，如果分配了不兼容的纹理，编辑器则会显示警告。
        [Normal]_Normal("法线贴图", 2D) = "" {}
    }
    
    // 子着色器 
    // 一个Shader至少有一个或者多个子着色器SubShader，这些子着色器互不干扰，且只有一个会运行
    // 在加载shader时Unity会遍历所有SubShader列表，并最终选择用户机器支持的第一个
    SubShader
    {
        // 可以通过Tags来向子着色器分配标签
        // 只可以写在SubShader语块内,不可写在Pass内
        /* 以键值对的形式存在,可以出现多个键值对
        Tags { 
            "TagName1" = "Value1"
            "TagName2" = "Value2"
            "TagName3" = "Value3"
            ...
            }
        */
        
        // RenderPipeline: 声明子着色器是否与通用渲染管线 (URP) 或高清渲染管线 (HDRP) 兼容
        // 仅与 URP 兼容
        // Tags { "RenderPipeline"="UniversalRenderPipeline" }
        // 仅与 HDRP 兼容
        // Tags { "RenderPipeline"="HighDefinitionRenderPipeline" }
        // RenderPipeline不声明或任何其他值表示与 URP 和 HDRP 不兼容
        // ————————————————————————————————————————————————
        
        // Queue: 声明渲染队列
        // Tags { "Queue"="Background" } // 最早被调用的渲染，用来渲染天空盒或者背景
        // Tags { "Queue"="Geometry" }   // 这是默认值，用来渲染非透明物体（普通情况下，场景中的绝大多数物体应该是非透明的）
        // Tags { "Queue"="AlphaTest" }  // 用来渲染经过Alpha Test的像素，单独为AlphaTest设定一个Queue是出于对效率的考虑
        // Tags { "Queue"="Transparent" }// 以从后往前的顺序渲染透明物体
        // Tags { "Queue"="Overlay" }    // 用来渲染叠加的效果，是渲染的最后阶段（比如镜头光晕等特效）
        // ————————————————————————————————————————————————
        
        // RenderType: 用来区别这个Shader要渲染的对象是属于什么类别的。
        // 设置渲染类型 用一种称为着色器替换的技术在运行时交换子着色器,用来区别这个Shader要渲染的对象是属于什么类别的
        // 这里表示非透明物体渲染
        Tags { "RenderType"="Opaque" }