「游戏引擎浅入浅出」4.1 Unity Shader和OpenGL Shader

Posted 2022-08-06 _Captain

tags:

篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了「游戏引擎浅入浅出」4.1 Unity Shader和OpenGL Shader相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

「游戏引擎浅入浅出」从零编写游戏引擎教程，是一本开源电子书，PDF/随书代码/资源下载：

https://github.com/ThisisGame/cpp-game-engine-book

4.1 Unity Shader和OpenGL Shader

上一节提到，OpenGL Shader是配套出现的， Vertex Shader(顶点着色器)、Fragment Shader(片段着色器/像素着色器)，两者缺一不可。

但是我用了20年Unity都没有见过类似的代码，这是咋回事，Unity跳过OpenGL自己实现了图形库吗？

1. Unity Shader类型

打开Unity，新建Shader。

在Unity中，可以创建4种Shader。

Standard Surface Shader
Unlit Shader
Image Effect Shader
Compute Shader

这4种Shader，是对一套特定功能的Vertex Shader、Fragment Shader组合，取的名字。

以C语言为例，我们编写多个C语言代码，可以编译出各种程序，如收银台程序、聊天程序、游戏程序，每一种程序都针对特定功能。

用编写的Vertex Shader、Fragment Shader，也可以编译得到各种程序，如无光照的GPU程序、有光照的GPU程序、特效程序，每一种程序都针对特定功能。

Unity中可选的4种Shader，每一种都是针对特定功能，每一种都是由不同的Vertex Shader、Fragment Shader组成。

2. Unity Shader代码

上面说，Unity Shader是由Vertex Shader、Fragment Shader组成，那就是说，Unity Shader里面的代码由Vertex Shader、Fragment Shader拼起来咯？

在 3.绘制简单图形 这一章的配套项目里，ShaderSource.h 就是由 Vertex Shader 和 Fragment Shader 拼起来的，那Unity Shader也是如此吗？

创建一个 Standard Surface Shader，观察代码，发现结构完全不一样，连入口 main 函数都没有!

Shader "Custom/NewSurfaceShader" 
    Properties 
        _Color ("Color", Color) = (1,1,1,1)
        _MainTex ("Albedo (RGB)", 2D) = "white" 
        _Glossiness ("Smoothness", Range(0,1)) = 0.5
        _Metallic ("Metallic", Range(0,1)) = 0.0
    
    SubShader 
        Tags  "RenderType"="Opaque" 
        LOD 200

        CGPROGRAM
        // Physically based Standard lighting model, and enable shadows on all light types
        #pragma surface surf Standard fullforwardshadows

        // Use shader model 3.0 target, to get nicer looking lighting
        #pragma target 3.0

        sampler2D _MainTex;

        struct Input 
            float2 uv_MainTex;
        ;

        half _Glossiness;
        half _Metallic;
        fixed4 _Color;

        // Add instancing support for this shader. You need to check 'Enable Instancing' on materials that use the shader.
        // See https://docs.unity3d.com/Manual/GPUInstancing.html for more information about instancing.
        // #pragma instancing_options assumeuniformscaling
        UNITY_INSTANCING_CBUFFER_START(Props)
            // put more per-instance properties here
        UNITY_INSTANCING_CBUFFER_END

        void surf (Input IN, inout SurfaceOutputStandard o) 
            // Albedo comes from a texture tinted by color
            fixed4 c = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex) * _Color;
            o.Albedo = c.rgb;
            // Metallic and smoothness come from slider variables
            o.Metallic = _Metallic;
            o.Smoothness = _Glossiness;
            o.Alpha = c.a;
        
        ENDCG
    
    FallBack "Diffuse"

这是因为，我们在Unity中写的Shader代码，并不是标准的OpenGL Shader，而是NVIDIA开发的Cg语言。

Cg语言可以由工具，转换成OpenGL Shader，或者DX Shader，毕竟Unity是跨平台引擎，如果没有Cg语言，那每一种功能的Shader既要写OpenGL的，又要写DX的，要累死程序员了。