unity urp内置lit材质源码解析(中)
上一篇(https://blog.csdn.net/qq_30100043/article/details/125725934)解析了内置shader lit的主文件和input文件,接下来,我们将视线关注到LitForwardPass.hlsl。
这个文件内主要是shader的渲染逻辑,里面包含了顶点着色器和片元着色器。
在pass里面,我们可以看到顶点着色器和片元着色器的函数名称,所以,我们在LitForwardPass.hlsl里面直接先去寻找这两个函数。
我们查看整个文件,可以发现,这个文件结构很简单,上面就是引入了Lighting.hlsl文件,里面包含了光照相关的函数和实现。
下面就是根据你材质上设置的宏,另外开启了方便做判断的宏。
下面Attributes和Varyings分别是顶点着色器和片元着色器使用的缓冲区结构体。
再往下就是shader中pass指定的顶点着色器和片元着色器。
顶点着色器
按照渲染的顺序,在cpu中,进行剔除和排序后,cpu会调用drawcall进行绘制,首先调用的就是顶点着色器,那么我们先从顶点着色器的逻辑开始解析。
顶点着色器需要传入顶点相关的数据,我们可以自己定义需要传入的内容,内置的结构体为
根据结构内的名字我们不难看出,分别是
顶点位置
顶点法向
顶点切线(和顶点法向垂直的,并且是根据UV的方向生成的切线方向)
顶点的UV
顶点的静态光照UV
顶点的动态光照UV
实现unity得instance合批定义的关键字
顶点着色器需要返回一个Varyings类型的数据,所以在顶点着色器中,先声明了一个需要返回的变量。
结构体里面有大量的宏判断,就是在不同的变体中,它的Varyings的结构内的数据也会不同,而顶点着色器也是生成Varyings相关数据的函数,所以,这两个我们放到一起进行解析。
首先这里,其实就是根据你的传入input生成instance的id,这样就可以生成相关数据,前两个是生成instance的相关数据,最后一个是兼容VR。对应的就是Varyings的最后两个配置项。而且你需要使用,也需要在片元着色器里面进行设置。
这是在片元着色器的代码。如果你要实现instance,按照unity写法实现即可。VR兼容可以按需设置。
接着看顶点着色器
这两句第一个返回了顶点所需的数据
查看结构体,我们可以看到,返回的值是根据传入的位置,给你计算出世界空间 视线空间 裁剪空间 以及NDC空间(归一化的设备坐标)的位置。
第二个函数,主要计算出当前顶点的副法线,我们可以看到这个结构体内的值
计算出这两个结构体内的值,供后面使用。
这一句就有点意思,这个主要是计算除主光源后的附加光源的,如果你设置的是使用顶点去计算附加光源,这个返回的vertexLight是有颜色的,如果你在片元里面去计算,那么精细度更高,但顶点里面计算更节省渲染性能。在顶点里面计算,一般都是超过了我们设置的光照个数以后,还有光照,那么,它不会不渲染,而是在顶点里面做一个简单的渲染,只是精度会低很多,因为它是逐顶点计算的。
这个就是求出雾的强度,使用unity内置的函数,我们也可以在光照那设置雾的参数。
这个是直接根据基础贴图的TIllingOffset计算出实际在片元着色器中使用的UV。
这句就是设置世界空间的法向。
这段主要是返回的世界空间坐标系下的切线法向,只有在你使用了法向贴图或者需要使用视差偏移时才会传出。所以我们在Varyings里面也看到了有相应的宏的判断。sign是设备兼容,有的渲染器切线方向是需要设置相反的方向。
这一段是,如果你需要使用视差偏移,那么,将计算出世界空间下的视线方向,并根据此计算出在切线空间的视角朝向。
这一句是使用了内置的函数,计算出了当前的使用烘焙光照贴图上的uv,如果你开始了光照贴图的宏的话。
如果你开启了动态光照烘焙,那么将给片元传输动态光照烘焙的UV
这里是计算球谐光照的顶点颜色
如果你有顶点光照颜色,那么将顶点光照和雾的强度一块传出,不然只传出雾的强度。
如果你开启了阴影,那么将计算出顶点的shadowMap上的UV。
这个是设置裁剪空间的位置。在这里多说一句
我们能看到在Varyings结构体中,这个后缀是SV_POSITION,代表着这个值是代表模型顶点位置在颜色缓冲区上面的位置,也是必须的。
片元着色器
接下来我们看一下片元着色器
片元着色器需要将我们顶点着色器生成的数据传入,并最终返回一个四维的向量,代表着这个片元绘制到缓冲区的像素颜色以及透明度。
开头还是需要设置instance和vr兼容函数,这个是必须放在最前面的。
这里还是对视差映射进行处理,如果没有在顶点着色器里计算切线空间的相机朝向,这里再计算。然后通过相机朝向,对贴图的uv进行偏移。
这个就是litshader在LitInput.hlsl定以的生成一些材质属性,什么金属度 基本色 光滑度什么的,具体的内容可以查看源码解析(上)。
这个函数其实是根据传入的Varyings数据,以及切线空间的法向,求出渲染PBR所需的数据。
InitializeInputData
那么我们现在解析一下InitializeInputData函数里面进行了哪些数据的生成,我们可以先看一下返回的数据的结构体
上面可以看到还有个宏,开启debug以后,会传出更多的内容,那么,我们看一下,InitializeInputData到底如何生成相关数据的。
先初始化一下变量
设置世界空间位置
获取到相机朝向顶点位置的方向,世界空间下,并且进行了归一化。
如果使用了法向贴图或者细节贴图,将生成世界空间的法向和切线,没有的话,只生成世界空间的法线。
生成阴影贴图的UV
根据你在unity设置的雾的配置,生成实际上的雾的强度。如果有顶点计算的多光源颜色,那么也将生成顶点光的值。
获取全局烘焙光照颜色。
获取到屏幕空间的UV
获取阴影遮罩
这里是debug使用。
接着回到片元着色器
这个是debug的函数,好像是新加的,如果写正式项目,我们可以去掉。根据名称可以看出,这个是设置调试用的贴图。
这是延迟渲染管线所需的,如果是延迟渲染管线,将修改inputData内的一些数据。
这个就是重点内容了,我感觉需要单开一篇来讲解这里面的内容。里面主要实现pbr的渲染,使用了我们之前生成的数据,我们去源码解析(下)去再去解析。这个返回了pbr计算出来的颜色。
这里就是颜色根据雾的强度进行一个混合,模拟雾的效果。
计算颜色的透明度。
到此最后返回颜色,完成了片元着色器,对最终写入颜色缓冲区颜色的计算。
具体lit内置的pbr如何实现,我再写一篇讲解。
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