【Unity3D入门教程】Unity着色器基本使用方法

前言

“Shader即着色器，是一款运行在GPU上的程序，用来对三维物体进行着色处理、光与影的计算、纹理颜色的呈现等，从而将游戏引擎中的一个个作为抽象的几何数据存在的模型、场景和特效，以和真实世界类似的光与影的形式呈现于玩家的眼中。”这段话出自郭浩瑜老师所著《Unity3D ShaderLab开发实战详解（第2版）》。可见着色器是服务于显示阶段的，因此要想能够各家随心所欲地控制显示效果，必须学习着色器。

本文将会先介绍着色器的基本含义，然后介绍两种着色器，分别是表面着色器和顶点片段着色器。还有一种固定管线着色器，由于已经基本淘汰，就不再介绍了。

1 着色器是什么

既然我们是入门教程，那我们就不会涉及复杂的渲染理论，而是以最直观的方式把要说的东西说出来。简单来讲，着色器就是把贴图加工成材质的工具。首先，我们知道任何一个物体如果要有一些特殊的视觉效果，需要为其赋予材质（Material），而材质很多情况下是要有贴图（Texture）的，我们所讲的着色器（Shader）可以对Texture进行处理，使其被加工为最终符合要求的Material。如果拿做菜来比喻的话，贴图就是食材，着色器就是菜谱，材质就是做出来的菜。

2 表面着色器

表面着色器是一个将多种渲染效果封装起来的着色器。不用自己写顶点和片段的渲染细节，可以快速调整一些参数如金属、高光、贴图等。新建一个材质和一个表面着色器，将着色器拖到材质上。默认的表面着色器shader代码如下：

Shader "Custom/Surface" {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 200CGPROGRAM// 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 3.0sampler2D _MainTex;struct Input {float2 uv_MainTex;};half _Glossiness;half _Metallic;fixed4 _Color;void surf (Input IN, inout SurfaceOutputStandard o) {// Albedo comes from a texture tinted by colorfixed4 c = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex) * _Color;o.Albedo = c.rgb;// Metallic and smoothness come from slider variableso.Metallic = _Metallic;o.Smoothness = _Glossiness;o.Alpha = c.a;}ENDCG}FallBack "Diffuse"
}

Properties中是shader的属性，将会在面板上显示，可以手动调整。SubShader是渲染的流程，里面可以设置渲染路径和光照等。里面主要是surf函数，包含对金属感、光滑度的设置。最后是FallBack，表示失败后默认返回漫反射效果。为了展示调参效果，我给材质找了一个金属拉丝效果的贴图。

然后调整参数，观察调整中的效果。

3 顶点片段着色器

顶点片段着色器，顾名思义就是可以控制顶点渲染和片段渲染的着色器。我们新建一个ImageEffectShader。在Project选项卡中选择Create——Shader——ImageEffectShader。

默认的代码如下：

Shader "Hidden/NewImageEffectShader"
{Properties{_MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}}SubShader{// No culling or depthCull Off ZWrite Off ZTest AlwaysPass{CGPROGRAM#pragma vertex vert#pragma fragment frag#include "UnityCG.cginc"struct appdata{float4 vertex : POSITION;float2 uv : TEXCOORD0;};struct v2f{float2 uv : TEXCOORD0;float4 vertex : SV_POSITION;};v2f vert (appdata v){v2f o;o.vertex = mul(UNITY_MATRIX_MVP, v.vertex);o.uv = v.uv;return o;}sampler2D _MainTex;fixed4 frag (v2f i) : SV_Target{fixed4 col = tex2D(_MainTex, i.uv);// just invert the colorscol = 1 - col;return col;}ENDCG}}
}

该着色器是一个非常简单的顶点片段着色器，实现了颜色值的取反。它的属性面板只有一个贴图参数。在SubShader中是一个pass，pass是执行渲染的时候使用的通道。Pass中有顶点函数vert()和片段函数frag()。vert的入口参数是从应用程序传来的appdata型数据，返回的是v2f型数据。而frag的入口参数是vert的返回的v2f型数据，返回的是颜色值。Shader中的数据必须是有语义的，因此我们看到appdata和v2f结构中每个元素后面都有冒号，冒号后面就是变量对应的语义。

平时我们编写的shader多数都是顶点片段着色器，而unity shader的语法最好是通过教程系统学习，我们这里只是点到为止，跟大家分享unity shader可以做哪些东西。当然，对于刚刚入门的初学者，shader是基本不会用到的，如果觉得确实不那么需要，可以先忽略掉这部分内容，以后熟练了再回过头来学习。

关于shader的几个应用实例：

绘制点、线等基本图形

http://blog.csdn.net/zzlyw/article/details/53813975

绘制绚丽的Julia图形

http://blog.csdn.net/zzlyw/article/details/53838932

绘制自由多边形

http://blog.csdn.net/zzlyw/article/details/53992048

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