unity urp内置lit材质源码解析（上）

Posted 2022-07-13 暮志未晚Webgl

之前我发布过一篇对urp的内置shader lit的结构解析，发现自己说的也不完善，这次直接对源码进行一个解析，并提升一下自己的记忆。

如果你找不到这个shader，那么就有可能你不是urp渲染管线。自己搜索。

在前向渲染pass里面，我们可以看到，urp里面已经不再使用cg语言，而是改用了HLSL渲染语言，其实没大差别，只是里面的一些函数，和一些实现方法出现了变动。
#pragma exclude_renderers gles gles3 glcore 上来你会看到这么一句话，就是后面那几个渲染器不会生成对应渲染器的shader。这里再补一句，我们写的shader不是最终在程序上运行的，因为为了兼容多平台，我们只需要写一套shader，然后unity会根据我们写的shader生成对应平台的运行的shader。

接下来，就是一大堆的宏：


unity会根据你设置的宏，生成相应的shader变体，就相当于一个开关，所以，如果宏过多的话，shader变体会几何倍增，那么占用的内存也会集合倍增。shader的变体其实就是实际运行时的shader，你开关一个宏，它会生成相应的两个shader。如果宏过多，它会生成两套，和其它宏叠加的，你会发现你的shader变体巨多，在哪里看你的变体数量：

你点击后面的show，会打开有宏关键字的变体列表。

这里定义了你的顶点着色器和片元着色器。渲染的时候，渲染引擎会找到相应的shader去运行。

最后，引入了相应的代码，#include就是引入相应的文件代码。
litInput.hlsl 里面主要声明了变量，还有就是初始化pbr使用的表面数据。
LitForwardPass.hlsl 里面就是定义顶点着色器和片元着色器函数和其它运算函数，以及一些获取数据的函数。接下来，我们一个一个的解析。

LitInput.hlsl

开头的这个是为了防止多次引入，所以，设置了一个宏，这个宏只是为了防止多次引用，占用多余内存，不会生成额外变体。

再下面就是引入了多个文件，都是一些内置的。
Core.hlsl 就是unity官方内置的一些函数和宏，方便我们使用。
CommonMaterial.hlsl 定义了一些pbr材质使用的函数
SurfaceInput.hlsl 定义了表面材质通用的属性和函数，比如基础贴图什么的，都在这里面定义的，里面的函数也都是通用的，比如

这个函数，可以让我们求出当前的透明度，以及是否需要裁切。
ParallaxMapping.hlsl 这个是时差偏移的相应函数
DBuffer.hlsl 这个是使用延迟渲染管线用到的函数，我们前向渲染不需要。

这里是如果你使用了细节贴图，将根据宏定义一个新的宏，防止后面判断宏的时候麻烦。

这些就是内置pbr材质所需要的一些属性，为什么要用CBUFFER括起来，是因为为了使用urp的新功能srp合批，srp合批优势在于，我们不再需要保持相同的材质球也能合批，只要使用了相同的shader，就可以实现srp合批。
ps：这里需要提醒一句，如果你要实现srp合批，那么，你的shader里面的pass里面使用的CBUFFER必须保持一致，要不然你shader上面就会提醒你这个：

再往下面看：

这里声明的是对正交相机使用的一些常量，我一般修改的时候，会把这一段删除掉。

这里声明了pbr的一些贴图，urp里面每个贴图需要携带其贴图的采样器，这个采样器就是你在贴图上面设置的贴图拼接模式，

如果你不想使用贴图的，而是想固定住它的采样模式，不管它贴图怎么设置的，我们可以直接写内置的这些采样器的命名：

此截图至：https://blog.csdn.net/lsccsl/article/details/118086659

接下来

这段就是，根据你使用的工作流，来实现不同的SAMPLE_METALLICSPECULAR函数定义，供后面使用，如果你是高光工作流，那么我引擎将去获取高光贴图，如果不是，那么引擎将使用金属度贴图。我们一般都是使用自己定义的工作流，一般还是金属工作流，比如将 ao roughness metallic 设置道一张一张贴图里面。（一般都把粗糙度的使用G通道，意思是G通道的更准确一些，毕竟粗糙度的渐变比较多，ao只是烘焙的环境遮蔽，金属度一般不是0就是1，要求最低）

这个函数，就和上面定义的函数呼应上了，这个函数，主要是通过你设置的数据来求出当前材质的高光光滑度的。你可以打开一个lit材质看一下

我们可以在这里选择相应的工作流，然后选择unity也非常善解人意的让你可以选择你的光滑度是在基础贴图里面，还是在定义的高光颜色贴图a通道里面（高光工作流）或者金属度贴图a通道里面（金属工作流）。然后，我们再看这个函数，就明了了很多，如果你设置了金属高光光滑度贴图，我们将获取金属贴图，然后根据你设置从哪个a通道去获取高光光滑度进行设置。如果没有设置，我们将判断你是哪个工作流，获取高光颜色，然后再根据你的选择生成高光光滑度。

这个就简单了，获取烘焙的AO贴图，用了g通道的值，并且根据你设置的AO强度，和白色进行了插值。

这个是生成涂层的遮罩和涂层光滑度，返回二维向量。如果你没设置贴图，或者没开启涂层，那么将返回默认值，也就意味着没有开启。

这个是获取视差偏移的值，转换到uv偏移上面，时差偏移这里就不讲解实现原理了。

这里是进行缩放细节贴图的基本色。

这个是混合细节贴图基本色和默认的基本色。

这里是细节法向和默认法向的混合。

这里多提一嘴，细节贴图的作用，细节贴图主要是为了展现物体的细节，如果将细节直接烘焙到基本颜色贴图和基本法向贴图上，那么要求基本贴图的精度以及分辨率要高，降低渲染性能，增加内存占用。所以，我们通常会使用额外的细节贴图，来进行重复使用，来实现细节表现，比如放大以后，皮肤的细节。

这个是初始化pbr表面材质所需数据的函数，每个pass渲染中都需要使用。如果你需要Lit的shader自定义，那么需要保留这个函数，就是这个LitInput函数实现是shader里面的多个pass都可以引入的那种。所以，我们需要保证SurfaceData数据的统一

看一下函数内部的运算。

首先实现了基本色和透明度。

然后调用上面的SampleMetallicSpecGloss函数，获取到高光颜色和光滑度。
随后计算出来了最终基本色，就是贴图颜色*基本色颜色。
后面就是根据工作流，设置金属度和高光颜色。高光工作流没有金属度一说，所以设置了1，颜色是从函数里面算出来的颜色。金属工作流，r通道就是金属度，高光颜色直接设置0.
然后下面就是直接从specGloss的a通道获取到光滑度（和粗糙度相反）

然后从贴图上获取到切线空间的法向。

获取烘焙的AO。
如果你设置了自发光，将获取到自发光的颜色。

如果你有涂层，那么我们将计算涂层的遮罩和涂层的光滑度。

如果你设置的细节贴图，那么我们将计算细节相关，并和基本的贴图进行融合。

由于篇幅比较长，这一篇就先解析到这吧。具体实现留到下一篇。