学习笔记07渲染路径+阴影
写的超牛逼！
unity shader base pass and additional pass - rexzhao - 博客园 (cnblogs.com)
总的来说就是光照计算方式有很多，有的可以效果牛逼，有的性能牛逼。
Unity默认是前向渲染，用的也比较多的。性能牛逼
顶点照明效果差，早期的，但是跑起来性能高，早期设备能力跟不上。也就是三四都是较为过时了的。
还有法线贴图等操作，也不能玩了。
这个基本上就是从性能出发的，效果上做了很多的取舍。
延迟渲染的方式，他需要在SubShader中写两个pass，其中一个是几何处理的pass。
他最后会输出几个结果RT，render target渲染目标。
输出的结果，可以认为是纹理图片，意味着存储的都是像素级别的信息。其实这里图片的像素就是和屏幕上的像素一一对应的，屏幕像素要计算出显示的颜色。
根据啥计算，就是根据图片中存储的这些值来进行计算。
这些图片具体的存储内容，就如上，前三个就是一些基本的信息。第四个中，有一个lighting？？lightmap是因为，如果这里采用了间接光烘焙的效果，那么这里自然需要从lightmap中采样获取。
对于RT4，这个只有开启烘焙模式为shadermask的时候，存储一些mask信息。
所以说这个几何处理 每一帧都会出来这些纹理图，内存是不小的。
当延迟渲染路径不被支持，然而你使用的shader恰好是延迟渲染，这时候会fallback到前向渲染。
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我们可以通过以上2方式来决定渲染方式。
这里是我们设置渲染路径，意味着渲染管线就按照我们设置的路径来执行，而在shader里面也有一个渲染路径的设置：
写上这么一句。
我们在pass里面如果不写上边这种形式的语句。那么意味着这个pass，可以在任意的渲染路径下执行。无论外头设置的是啥渲染路径，这个pass都会执行。
因为一个Subshader里面的所有的pass都会执行的。有可能你写了俩延迟渲染的pass，但是你没有写上边的tags，外头设置的是前向渲染路径的情况下，他还是会执行这个pass的。
那么用前向渲染的流水线来执行延迟渲染的pass结果肯定就不对了。
所以我们延迟的pass，就写上tag，打上延迟渲染的标签，这样在前向渲染的流水线下就不会执行这个pass。
如果没写就默认按Always处理。
这里可以看到渲染路径的一些信息。
延迟渲染中我们可以直接切换第一个pass输出的RT。然后视口中直接就互展示出这个RT的结果。
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最后一个面光源，没有实时效果，必须烘焙才有效果。
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这里工程中像素灯的数量是我们可以设置的一个值。
首先我们写shader，我们要对灯光的类型要做到心中有数，尤其是在写forward pass的时候，因为逐像素，顶点，球谐都是会用forward的 pass。
其实这里展示了一个什么功能呢？
其实就是一个物体的材质shader可能写了好几个pass，虽说是每个pass理应都执行，但是上边这个情况的时候，就会选择执行。
那么我们根据光源不同类型，然后加上important的标记，再加上max逐像素数目的设计，可以控制光源计算的方式，逐像素还是顶点球鞋。然后控制住计算的方式，根据不同方式会有的选择，去推断他们执行的pass的类型，然后根据想要对该光源使用的shader贴上对应的tag。这样就实现了对该光源使用哪一个shader的控制。
项目中设置最多的逐像素灯的个数在上边的位置。
这里还有一个原则，就是无论如何，场景内最亮的那个平行灯，一定是逐像素的，尽管上边的最大数量设置成了0.
除非一种情况，就是，你把这个最亮的平行灯，改成了not important。
在这里我们可以看到他走的是SH球谐的计算。
切换到game，这个frame debug才会有效果。
上边这个看效果还是keyword都可以看出来是一个顶点照明和球谐。这里是因为我们设置的像素灯数量为0.不管他是不是最亮，都会是非像素的，除了刚刚的例子是一个最亮的平行灯。
如果改成max数量改成1，那么一定会是像素，他又不是平行灯，所以就forward add了。
这里是走了两个pass，第一个Draw Mesh Plane是球谐
然后这里我们往场景里面加一个逐像素，四个逐顶点。
第一个pass：
这四个灯都会在一个pass中计算出来。
第二个pass就会计算逐像素灯的效果。
如果说有多个逐像素的灯。那么每一个就会有单独的一个pass。
所以性能消耗主要在逐像素的灯上，因为逐像素的灯，每一个灯走一个pass，而逐顶点或者球谐的灯都放在一块走一个pass。
这里除了逐像素的灯，加了五盏灯，这里unity最多允许四个逐顶点的灯，然后另外一个就走球鞋了。
这里如何确定谁走球鞋，就是比一下谁距离中心最近。
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我们通过frame debugger里面可以看到这个生成的shadowmap，但是这个unity引擎生成的似乎和我们想象的并不一样，是因为unity内部用了更高级一点的方案。cascade级联阴影。
这个就是近处的影子清晰度高，远处的低一些，所以存储shadow map的时候是有些不同的。
在项目设置中，我们可以修改是否采用级联阴影。
这里也改一下，这样就会取消了。
这里会有游戏视角下的生成的深度图，也就是这一帧的zbuffer。
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阴影主要分为两个部分，一个是物体投射出阴影，一个是别人投射的阴影在自己身上显示。
注意这里appdata里面的顶点位置和normal法线名字一定按照上边的去写，因为下面我们添加一些宏指令，他们会默认我们这么写。然后从中取数据，所以我们这里必须叫这个名字。
这时候出现了一个报错。
上边少了一个宏，我们得再弄上这个。
这个错误，我也出现了，但是我加上上边这一句没能解决，没有反应，反倒加上UnityCG.cginc解决了，而他在视频里尝试加上UnityCG.cginc却没反应。很怪！
阴影的部分，就是我们多写上一个pass。
我们是可以控制是否投射/接受阴影
这里利用alpha 透明测试，实现了一个溶解效果，而我们的阴影却没有溶解。
我们需要一个随着模型逐渐溶解的效果，也就是把这个alpha测试考虑到阴影中去。
其实也是在片元shader刚开始的时候加一句clip。
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这一个是采样阴影，就是我们在绘制模型本身的时候，去shadow map 采样一下，看看是否处在阴影中，然后决策出最后的颜色。
所以说这一个步骤是要写在模型渲染的pass里面的。
刚才那个投射阴影就不一样，它另外开一个pass，因为它投射和自己本身的渲染没有关系（这里好像不能说完全没有关系，因为有一个自己的胳膊阴影投射到身上的现象。）
估计着，应该是整个场景中所有的投射阴影的pass都会先执行，然后会得到汇总的shadowmap图，说原理的时候是直接光源视角生成一个场景的shadow map，但是实际应该是去除不投射阴影的物体的场景，我们对他弄一个shadow map。
这里就是声明一个变量_ShadowCoord，类型unityShadowCoord4其实就是float4。这个变量就是后面要用的变量。
定义一个变量，然后把变量进行一个变换，变换到采样shadowmap的坐标。
然后就是采样shadowmap，我们这个UNITY_LIGHT_ATTENUAITON，之前光照衰减的时候是用的这个宏，这里也用的这个，其实他俩是被放在了一起，都可以认为是光的衰减，从它的实现上也可以看出来，这里就是算了一个阴影的结果，然后乘以应该是光照衰减的结果，作为最终的一个衰减，平行光不会衰减的时候，tex2D那一项估计就是1了。
我们关注的在于UNITY_SHADOW_ATTENUATION，这个宏往下追踪，最后到：
其实就是采样shadow Map。所以这几个宏分工大致就是这样。
但是但是，
注意上边的那几个宏的使用，都是没有加分号的。
我们按照上边的方式，给我们的渲染pass里面加上上边三行之后，并没有出现接受阴影的效果。
原因之一是，我们计算出来了atten，他是一个衰减，我们需要把最终输出的颜色去乘上这一个数，才会有作用。（这里截图少了一句，缺少AutoLight的头文件， ）
但是这时候乘上，还是没有作用。这时候就是debugger发挥了：
首先明白UnityDebugger的玩法，
(116条消息) [Unity Shader学习笔记]帧调试器(FrameDebugger)的使用_曾胖神父的博客-CSDN博客_framedebugger
他这里的Draw模块，是从上到下依次进行draw渲染的。
那么我们这里啥都准备好了，但是没有接收到阴影，这里我们采用的方式就是往场景里面拽一个球，球是可以接受阴影的，那么我们找到Draw Mesh Sphere，再找到我们的Draw mesh（选中不同的draw，显示的当前帧的内容就会有变化，可以根据往下点一个draw，屏幕多画了一个啥来判断哪一个命令对应哪一个物体。）
找到之后，我们对他们
这里是缺少了一个宏，所以就需要添加一个宏。
添加这个预编译指令即可。
这个时候还是有问题的，打开我们的shader面板。
这里的变体会非常多，是因为我们加了上边那一句。意思是它里面包含了很多，但是有大部分都不是我们需要的。
刚刚有阴影的球，他是有SHADOW_SCREEN和DIRECTIONAL的，我们其实只需要和他一样，加上这俩就够了，其他的都不需要。
我们只需要复制上边的那一行。然后删除掉我们需要的那俩。
加上这一句即可，也就是剔除掉一些变体，skip_variants后面加上我们需要剔除的，也就是用不上的。
还有一种方式来处理这个，我们不直接#pragma multi_compile_fwdbase。
而是直接自己把需要的两个添加到程序中即可：
这样变体
这里我的compile code这里点不开，点一下就报错，报错还没找明白为啥！
number of parameters specified does not match the expected number.
有时候由于视角变换等等的问题，会导致阴影没了，是由于缺少了前向渲染的pass表示，以后做光照相关的时候，一定声明这个，否则有些宏会有问题，会进入一些错误的分支。
写上之后，这里就出现了。
另外它前面的#1，代表是的它走的是第几个pass，这里从0开始算的，
这是他的shader，他在这个pass之前，还有一个UsePass，所以是第二个。
这种标准的球，他们的这里写的就是走的FORWARD的pass。（standard中对这些pass好像命名了）
还有一个问题，就是阴影的亮度：
灯光中有一个选项，可以调节实时阴影的强度。
1的时候非常黑，但是通常情况下，我们就是弄成1，关于它非常黑的问题，会随着加入GI之后改善。
现在模型已经有了投影和接受阴影，这里还有一个问题：
就是把这个投射阴影的pass给注释掉，这时候会发现不光是投射的阴影没了，而且接受的阴影也没了额。
这是因为shadowcast出了问题。
如果想要正确的投射接受阴影的话，
必须再render shadow map这一步有一个正确的操作，
他这里先进行了清屏，
然后这里就是绘制shadowmap，做完了这三步之后，会发现没有主角的模型。
是因为我们注释掉了主角的shadowcaster，这是一个渲染队列，注释了，主角就不会进入这个渲染队列，这里自然也就不会把他考虑在内。
然后下面的投影和接受阴影就出错了。
这里第二个pass如果我们只写一个
Tags {"LightMode" = "ShadowCaster"}
他也是可以投射和接受阴影的。
可能是我们剩下的空pass，他会帮我们补全。就是根据这个LightMode渲染路径进行的补全。
反正这里的意思好像就是接受和投射阴影实现虽然是分开的，但是他俩必须同时存在，要么既有投射又有接受，要么和阴影根本不沾边。
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我们把shader里的第二个投射阴影的pass关掉之后，会得到上边俩图的效果，就是看似阴影投射到了小人身上，但是实际没有。这里第一张图，小球本应该把柱子投射的影子给遮挡住的。所以这里是有一些问题的。
究其原因，这里我们直接看渲染的深度图，发现主角是没有写入深度图的。这里又说明了一点，就是shadowcaster除了之前说过的作用之外，这里还有一个作用就是控制是否写入深度图。
同时这里的shadowmap自然也没有被写入。
具体啥原理造成上边的结果，没想明白。
考虑到第二个pass可能有很多的shader都会用到，当然可以把他写到一个单独的shader里，以后usepass。或者是把他直接来回copy。
还有一种方式就是利用fallback：
打开这个shader。
这个是很多的shader都会fallback到最后的一个去处。
里面就有一个shadercaster。
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高中低配的阴影。
高配，我们采用实时的阴影，中配和低配就简化掉。
Shader LOD是针对一个Subshader来操作的。
LOD之间的切换是通过C#脚本来实现的，程序控制c#脚本来实现。
这里的高中低配就分别用600， 400，200来表示，我们只需要：
准备三个Subshader，然后对应写LOD，这样就是三个Subshader，程序判断来控制什么时候LOD进行切换，程序去告诉c#脚本，c#脚本就会修改globalMaxmumLOD，然后就会执行不同的Subshader。
直接把脚本拽到相机上边。
然后the quality可以切换高中低配
他的逻辑是：看到这里设置的高配，会到shader中找对应的SubShader，因为高配就是找<=600的Subshader，注意是从上往下找，而且找的不是等于600，而是小于等于。如果把400放在第一个那么就会执行400的。所以注意前后关系。
如果找不到好像也是会进入fallback中找的。
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这里我们对中低配的阴影进行一个实现。
网格阴影的实现思路，unity朝上的轴是y轴，然后我们把模型在y轴上给他压扁，然后以某一个颜色绘制出来，接下来要对这个压扁的影子做一个偏移，如果是单纯的偏移，所有部位都偏移相同的距离，那么效果不是很真实。
所以我们可以让他们在偏移的时候，根据他们y轴的值来确定偏移的量，就形成了图三的效果。
这里一个pass做角色渲染，一个单独的pass做阴影的渲染。
这个优缺点，有些场景下可能就适合使用，有些可能不适合。
对于中配的Subshader，第一个pass，直接和高配一样就行，但是要从中删除阴影相关的代码。
我们要把模型拍扁，其实就是把y值都改成某一个相同的值，有两个空间可供选择，世界空间下拍扁，模型空间下拍扁。这里应该是世界空间下，因为考虑一些带有旋转变换的情况，我们模型空间下拍扁，效果就变成了，先拍扁，然后再旋转，那样效果就不对了。而且我们说的沿着y轴拍扁，其实这里说的就是世界空间下的y轴，因为影子要水平的。
这里除了角度问题基本上效果已经ok了。
实现的方式就是：把模型顶点的y值都写成0，然后0不一定在脚下，所以影子还需要上下平移，这个平移的值，我们开放成一个参数，便于调节。
然后平移拉伸的思路就是朝着一个方向加上一个值，然后这个值和自己的高度成正比。注意此高度非y值，脚底高度应该认为是0，也就是y值-_Shadow。
然后关于影子的角度，也就是上边那个fixed2的控制。这里其实也开放出去，并且和shadow放在一起，
全都放在这一个变量里面。
最后还有一点，就是对于阴影的颜色，其实阴影并不能是纯色的，他其实是和地板本身颜色的一个混合。所以我们这里把刚刚_Shadow的第四个分量给利用一下，里面装一个alpha，然后搞一个混合操作。
修改之后，阴影又出现问题了，其原因就是 模型压缩之后有些部分是重叠的，所以出现了第一次混合之后，又来一次混合。
这里可以通过模板测试来解决。
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