Unity3D的Shader基本结构—子着色器SubShader

Posted 2020-10-05 小虎哥

一、子着色器SubShader

写法：
SubShader{

　　Tags{ "Queue"="Transparent" }

　　LOD 100

}

一、标签（Tags）

1.”Queue”标签。定义渲染顺序。预制的值为 
（1）”Background”。值为1000。比如用于天空盒。 
（2）”Geometry”。值为2000。大部分物体在这个队列。不透明的物体也在这里。这个队列内部的物体的渲染顺序会有进一步的优化（应该是从近到远，early-z test可以剔除不需经过FS处理的片元）。其他队列的物体都是按空间位置的从远到近进行渲染。 
（3）”AlphaTest”。值为2450。已进行AlphaTest的物体在这个队列。 
（4）”Transparent”。值为3000。透明物体。 
（5）”Overlay”。值为4000。比如镜头光晕。 
（6）用户可以定义任意值，比如”Queue”=”Geometry+10” 
2. “RenderType”标签。Unity可以运行时替换符合特定RenderType的所有Shader。Camera.RenderWithShader或者Camera.SetReplacementShader配合使用。Unity内置的RenderType包括： 
（1）”Opaque”：绝大部分不透明的物体都使用这个； 
（2）”Transparent”：绝大部分透明的物体、包括粒子特效都使用这个； 
（3）”Background”：天空盒都使用这个； 
（4）”Overlay”：GUI、镜头光晕都使用这个； 
（5）还有其他可参考Rendering with Replaced Shaders；用户也可以定义任意自己的RenderType字符串。 
3.”ForceNoShadowCasting”，值为”true”时，表示不接受阴影。 
4.”IgnoreProjector”，值为”true”时，表示不接受Projector组件的投影。 

二、Pass的Tag

最重要Tag是 “LightMode”，指定Pass和Unity的哪一种渲染路径（“Rendering Path”）搭配使用。除最重要的ForwardBase、ForwardAdd外，这里需额外提醒的Tag取值可包括： 
1.Always，永远都渲染，但不处理光照。 
2.ShadowCaster，用于渲染产生阴影的物体。 
3.ShadowCollector，用于收集物体阴影到屏幕坐标Buff里。 
另外关于Shader中的数据类型 有三种数据类型 float、half、fixed。 
这3种基本数值类型可以再组成vector和matrix，比如half3是由3个half组成、float4x4是由16个float组成。 
（1） float：32位高精度浮点数。 
（2）half：16位中精度浮点数。范围是[-6万, +6万]，能精确到十进制的小数点后3.3位。 
（3）fixed：11位低精度浮点数。范围是[-2, 2]，精度是1/256。 
数据类型的精度够用就好。例如，颜色和单位向量，使用fixed；其他情况，尽量使用half（即范围在[-6万, +6万]内、精确到小数点后3.3位）；否则才使用float。 
（4）saturate 是指 饱和处理，大于1就变成1，小于0就变成0

三、LOD级别

假如设定LOD级别（默认时是200），我们可以在质量控制里面设置某个质量级别能支持的最大LOD级别。如果设定支持的lod级别比shader需要的级别低，那该shader就不可用。
参考网上的资料：
VertexLit及其系列 = 100
Decal, Reflective VertexLit = 150
Diffuse = 200
Diffuse Detail, Reflective Bumped Unlit, Reflective Bumped VertexLit = 250
Bumped, Specular = 300
Bumped Specular = 400
Parallax = 500
Parallax Specular = 600

2.Material { Material Block }
这个模块控制了顶点光照的信息，包括漫反射、高光、环境光等
Diffuse: Color
默认颜色组件，基本颜色
Ambient: Color
环境颜色组件，物体在被RenderSettings里面设置的环境光照射时的颜色
Specular: Color
高光反射颜色
Shininess: Number
高光的锐利度，在0到1之间，0时高光巨大，1时高光尖锐。
Emission: Color
自发光，当物体没有被任何光线照射时的颜色。

最终颜色：
Ambient * RenderSettings ambient setting +
  (Light Color * Diffuse + Light Color * Specular) + Emission

3.Lighting On | Off
控制顶点光照的开关

4.Cull Back | Front | Off
控制剔除的面

5.ZTest (Less | Greater | LEqual | GEqual | Equal | NotEqual | Always)
深度测试模式，小于、大于、小于等于、大于等于、等于、不等于、一直时，才显示。

6.ZWrite On | Off
深度写入的开关

7.Fog { Fog Block }
这个模块可以给物体单独设置雾的效果。
示例：
Fog
{
Mode Exp2//Off | Global | Linear | Exp | Exp2
Color [_Color]
Density 0.1
Range 0,300
}

8.AlphaTest (Less | Greater | LEqual | GEqual | Equal | NotEqual | Always) CutoffValue
透明度测试，小于、大于、小于等于、大于等于、等于、不等于某值时显示

9.Blend SourceBlendMode DestBlendMode
设置混合模式。
? One The value of one - use this to let either the source or the destination color come through fully. 
? Zero  The value zero - use this to remove either the source or the destination values. 
? SrcColor  The value of this stage is multiplied by the source color value. 
? SrcAlpha The value of this stage is multiplied by the source alpha value. 
? DstColor The value of this stage is multiplied by frame buffer source color value. 
? DstAlpha The value of this stage is multiplied by frame buffer source alpha value. 
? OneMinusSrcColor The value of this stage is multiplied by (1 - source color). 
? OneMinusSrcAlpha The value of this stage is multiplied by (1 - source alpha). 
? OneMinusDstColor The value of this stage is multiplied by (1 - destination color). 
? OneMinusDstAlpha The value of this stage is multiplied by (1 - destination alpha). 

常用的混合模式：
Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha     //透明混合
Blend One One                       // 叠加
Blend OneMinusDstColor One          // 软叠加
Blend DstColor Zero                 // 相乘
Blend DstColor SrcColor             // 2x 相乘

10.Color Color value
当Light off时设置颜色

11.ColorMask RGB | A | 0 | any combination of R, G, B, A
过滤颜色，如果参数是RGB的一种或几种时，将过滤参数的颜色，如果是0，将过滤所以颜色

12.Offset OffsetFactor , OffsetUnits
设置Z缓存深度偏移

13.SeparateSpecular On | Off
控制顶点光照的高光开关，如果开了，那么在物体最终颜色基础上再加上高光颜色

14.ColorMaterial AmbientAndDiffuse | Emission
使用材质颜色代替环境光、漫反射或者自发光

 

四、在Pass中一般可以写以下的代码

Color Color 设定对象的纯颜色，可以是括号中的四个值，也可以是被方框包围的颜色属性名称
Material{Material Block} 材质被用于定义对象的材质属性，关于材质块的内容可以看下面的介绍
Lighting On/Off 定义上述材质块的定义是否有效，On时材质块效果有效，Off时颜色通过Color命令直接给出
SeparateSpecular On/Off 开启独立镜面反射，这个命令会添加高光光照到着色器通道的末尾，因此贴图对高光没有影响。只在光照开启时有效。
ColorMaterial AmbientAndDiffuse | Emission
使用每顶点的颜色替代材质中的颜色集。AmbientAndDiffuse 替代材质的阴影光和漫反射值;Emission 替代 材质中的光发射值。
Pash中材质块Material{}代码写法
上面已经说了，在Pass中可以书写材质块代码用于定义对象的材质属性，如下的代码可以写在材质块中：
Diffuse Color(R,G,B,A);对象基本颜色，漫反射
Ambient Color(R,G,B,A);环境光，当对象被RenderSettings.中设定的环境色所照射时对象所表现的颜色。
Specular Color(R,G,B,A);对象反射高光的颜色
Emission Color 对象自发光
Shininess Number 取值在0-1之间表示加亮时的光泽度
对象完整光照的最终颜色是：
FinalColor=Ambient * RenderSettings ambientsetting + (Light Color * Diffuse + Light Color *Specular) + Emission
即：
最终颜色=环境光反射颜色* 渲染设置环境设置 （灯光颜色漫反射颜色+灯光颜色*镜面反射颜色）+自发光