第 3 章 Unity Shader 基础

Unity Shader 简化了开发者管理着色器代码以及渲染设置的方式，不需要管理多个文件和函数。（它不是真的 Shader 文件）
Unity Shader 装在 材质（Material） 上，材质再赋给要渲染的对象。

在 Unity 2022.3.52f1c1 的 3D(Built-In Render Pipeline) 中，Shader 的类型有 Standard Surface Shader；Unlit Shader；Image Effect Shader；Compute Shader；Ray Tracing Shader。

Unity Shader 的导入面板

Default Maps 中可以指定该 Unity Shader 使用的默认纹理。当任何材质第一次使用该Unity Shader 时，这些纹理就会自动被赋予到相应的属性上。
通过单击 Show generated code 按钮来打开一个新的文件，在该文件里将显示Unity在背后为该表面着色器生成的顶点/片元着色器。
Compile and show code下拉列表可以让开发者检查该Unity Shader针对不同图像编程接口（例如OpenGL、D3D9、D3D11等）最终编译成的 Shader 代码，直接单击该按钮可以查看生成的底层的汇编指令。我们可以利用这些代码来分析和优化着色器。

ShaderLab

ShaderLab 是 Unity 提供的编写 Unity Shader 的一种说明性语言。类似于 CgFX 和 Direct3D Effects ( .FX ) 语言，它们都定义了要显示一个材质所需的所有东西，而**不仅仅是着色器代码 **。

Unity Shader 的结构

Shader "ShaderName"{
	Properties {
		//属性
	}
	SubShader {
		// 显卡A使用的子着色器
	}
	SubShader {
		// 显卡B使用的子着色器
	}
	FallBack "VertexLit"
}

名字

Shader "Custom/MyShader { }
这样写，该 Unity Shader 在材质面板中的位置就是：Shader->Custom->MyShader。

Properties

属性（property）

Properties {
	Name ("display name" , PropertyType) = DefaultValue
	// Numbers and Sliders
	_Int ("Int", Int) = 2
	_Float ("Float", Float) = 1.5
	_Range( "Range " , Range(O.O, 5.0)) = 3.0
	// Colors and Vectors
	_Color ("Color", Color) = (1,1,1,1)
	_Vector ("Vector", Vector)= (2,3,6,1)
	// Textures
	_2D ("2D",2D) = "" {}
	_Cube ("Cube" , Cube) = "white "{}
	_3D ("3D", 3D) = "black" {}
}

如果我们需要在 Shader 中访问它们，就需要使用每个属性的名字 (Name)。在 Unity 中，这些属性的名字通常由一个下划线开始。显示的 名称 (display name) 则是出现在材质面板上的名字。我们需要为每个属性指定它的 类型 (PropertyType)

Unity允许我们重载默认的材质编辑面板，以提供更多自定义的数据类型。
即使我们不在Properties语义块中声明这些属性，也可以直接在CG代码片中定义变量。Properties语义块的作用仅仅是为了让这些属性可以出现在材质面板中。

SubShader

每一个UnityShader文件可以包含多个SubShader语义块，但最少要有一个。
一个SubShader中包含多个Pass（渲染通道），是为了将一个复杂的视觉效果“分步骤”地渲染到同一个物体上。

SubShader {
	//可选的 标签设置
	[Tags]
	
	//可选的 状态设置
	[RenderSetup]
	
	Pass {
	}
	//Other Passes 
	//每个Pass定义了一次完整的渲染流程
}

状态设置，常见有Cull，ZTest，ZWrite，Blend
标签：键值对，告诉 Unity 的渲染引擎如何以及何时渲染这个对象
Pass 语义块

Pass{
	[Name]
	[Tags] //LightMode RequireOptions
	[RenderSetup]
	// Other code
}

我们可以使用 ShaderLab 的 UsePass 命令来直接使用其他 UnityShader 中的 Pass。例如：UsePass "MyShader/MYPASSNAME"

[!NOTE]
由于Unity内部会把所有Pass的名称转换成大写字母的表示，因此，在使用UsePass命令时必须使用大写形式的名字。

GrabPass: 该 Pass 负责抓取屏称并将结果存储在一张纹理中，以用于后续的 Pass 处理

Fallback

“如果上面所有的 SubShader 在这块显卡上都不能运行，那么就使用这个最低级的 Shader 吧！”

语义：Fallback"name"' 或者 'Fallback Off
事实上，Fallback还会影响阴影的投射。在渲染阴影纹理时，Unity会在每个 UnityShader 中寻找一个阴影投射的Pass。通常情况下，我们不需要自已专门实现一个Pass，这是因为 Fallback 使用的内置 Shader 中包含了这样一个通用的 Pass。

Unity Shader 的形式

3 种形式

表面着色器（Surface Shader）

表面着色器被定义在 SubShader 语义块（而非 Pass 语义块）中的 CGPROGRAM 和 ENDCG 之间。开发者只需要告诉它：“，使用这些纹理去填充颜色，使用这个法线纹理去填充法线，使用Lambert光照模型，其他的不要来烦我！”
CGPROGRAM和ENDCG之间的代码是使用CG/HLSL编写的，和标准的 CG/HLSL 语法几乎一样。

顶点/片元着色器（Vertex/Fragment Shader）

定义在 Pass 语义块中的 CGPROGRAM 和 ENDCG 之间。
要写的代码比表面着色器多，但是更灵活。

固定函数着色器（Fixed Function Shader）

old-time
使用 ShaderLab 的渲染设置命令。

[!NOTE] 如果想用GLSL？
建立在你坚持要用GLSL来写UnityShader的意愿下，你可以怎么写呢？和CG/HLSL需要嵌套在CGPROGRAM和ENDCG之间类似，GLSL的代码需要嵌套在GLSLPROGRAM和ENDGLSL之间。

《Unity Shader入门精要》读书笔记02