Unity Shader学习日志 part4 Shader 底子结构

着实在这一篇之前，应该另有一个关于坐标空间转换的内容，但是内容囤积的有些多，就先把Shader的底子结构先纪录一下。
条记告急纪录在代码中，以是知识点告急是图和代码的展示。
Unity Shader分类

在Unity中，Shader的种类，告急是这几种 
1.Standard Surface Shder(标准曲面着色器)
        包罗标准光照模子的外貌着色器模板
2.Unlit Shder
         不包罗光照的根本顶点/片元着色器
3.Image Effect Shader
        用于实现屏幕后处理惩罚的结果的根本模板
4.Comput Shader
        利用GPU并行盘算一些和通例渲染流水线无关的内容
5.Ray Tracing Shader
        用于实现光线追踪结果的着色器

之后学习的也告急是Unlit Shader干系的知识。
 
下面来看看Shader的根本构成，我们创建一个Standard Surface Shder，可以发现它的告急结构是如许的

以是Shader 的告急结构就是如许的，接下来是每个部门的详细结构
着色器名字

        着色器的名字告急用来决定外部材质利用时的路径，在有其他Shader引用时也会用到

Properties部门

        这个部门告急用来界说一些外部属性，如许就可以通过外部赋值的方式来对Shader的数据举行更改。

可以看到属性的结构是如许的
        //属性结构
        // _name ("Display Name",type)=defaultValue[{options}]
        // _name 属性名字，加下划线，方便获取
        // Display Name 材质面板上表现的名字
        // type  详细的范例 （数值，颜色和向量，纹理贴图）
        //defaultValue 将Shader指定给材质的初始化的默认值
既然知道了详细的写法，那么来看看在Shader中的属性可以或许界说哪些范例。
Shader中的属性范例告急包罗数值，颜色和向量，纹理贴图

数值范例

数值（整形，浮点型，范围浮点型）
底子范例是浮点型，整形会被主动转为浮点型
如

2.         _intvalue ("IntValue",Int)=0
3.         _floatvalue("FloatValue",Float)=0
4.         _rangevalue("RangeValue",Range(1,2))=1.5

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颜色和向量范例

颜色RGBA 向量XYZW 都是四个值，以是放一起

2.         _ColorValue("ColorValue",Color)=(1,1,1,1)//取值0-1，映射0-255   
3.         _VectorValue("ColorValue",Vector)=(1,1,1,1)//取值不限

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纹理贴图

纹理贴图告急包罗：
2D纹理，包罗漫反射贴图，法线贴图等
2DArray纹理（纹理数组，允许存储多层图像数据，每一层看作一个2D图像，一样寻常利用脚本创建）
Cube(map texture)纹理，立方体纹理，由上下左右6张有接洽的2d贴图拼成，如天空盒，反射探针
3D纹理，一样寻常脚本创建，利用不多

2.         //纹理贴图
3.         _MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}

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注意
white:defaultValue
不写：默以为空
 white:白色贴图
black:玄色贴图
gray:灰色贴图
bump:凸贴图
red:赤色贴图    

SubShader部门

subshader子着色器，在每一个Shader中，大概会存在多个SubShader，告急是为了装备多种装备，当步调运行时，会逐一去实验每一个SubShader，直到找到可以或许利用的SubShader。
来看看他的构成：
        /*构成部门
            标签 Tags  确定什么时间渲染物体和怎样渲染物体
            渲染状态  确定渲染时间的剔除方式，深度测试，肴杂方式等内容
            渲染通道 Pass 详细的代码实现，每个子着色器至少有一个,每界说一个Pass,就会对物体实验一次渲染，
                            对于一些高级的Shader,必要多个Pass叠加，我们必要只管镌汰Pass,他会增长渲染斲丧
        */
下面来逐一看
标签 Tags

 

2.         //Tags 标签
3.         //渲染队列
4.         Tags {
5.             "Queue"="BackGround"//队列号1000，最早渲染的物体，一般用于天空和或者背景
6.             "Queue"="Geometry"//队列号 2000，一般用于不透明的集合体，当没有声明是，Unity会自动申明
7.             "Queue"="AlphaTest"//队列号 2450，有透明通道的，需要透明测试的几何体
8.             "Queue"="Transparent"//队列号 3000，这个队列中的几何体按照由远到近的顺序绘制，半透明的渲染队列，所有进行透明混合的几何体都应该在这个队列中，如玻璃，粒子特效等
9.             "Queue"="Overlay"//队列号 4000，用于最后的叠加效果，如镜头光晕等
10.             "Queue"="Transparent+1"//自定义队列，通过队列的加减确定队列顺序
11.             }
12.         //渲染类型,对着色器进行分类，用于着色器的替换功能
13.         //摄像机上有对于的API，通过调用来替换着色器
14.         Tags{
15.             "RenderType"="Opaque"//不透明的,一些普通的Shader,如不透明，自发光，反射等
16.             "RenderType"="Transparent"//透明的，一些半透明效果
17.             "RenderType"="TransparentCutout"//透明切割，用于透明测试的Shader.如植物叶子等
18.             "RenderType"="BackGround"//背景，一般用于天空和Shader
19.             "RenderType"="Overlay"//覆盖，用于GUI纹理，光环，光晕等
21.             //以下了解即可
22.             "RenderType"="TreeOpaque"//地形系统中的树干
23.             "RenderType"="TreeTransparentCutout"//地形系统中的树叶
24.             "RenderType"="TreeBillboard"//地形系统中的树
25.             "RenderType"="Grass"//地形系统中的草
26.             "RenderType"="GrassBillboard"//地形系统中的Billboard草
27.             }
29.         //禁用批处理
30.         //批处理时模型会被转换到世界空间，从而舍弃模型空间
31.         //可能会导致一些使用模型顶点信息的Shader失效
32.         
33.         //总是禁用批处理
34.         Tags{"DisableBatching"="True"}
35.         //Tags{"DisableBatching"="False"}//不禁用
37.         //禁止投射阴影 控制SubShader的物体是否允许投射阴影
38.         Tags{"ForceNoShadowCasting"="True"}//不投射
39.         //Tags{"ForceNoShadowCasting"="False"} //投射阴影（默认）
41.         //禁止投影机
42.         //物体是否受到投影机的投射
43.         //忽略投射（一般在一些半透明效果中使用）
44.         Tags{"IngoreProjector"="True"}//不投射
45.         Tags{"IngoreProjector"="False"}//投射(默认)

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渲染状态 State

2.         /*
3.         States 渲染状态 确定渲染时候的剔除方式，深度测试，混合方式等内容
5.         片元，光栅化阶段生成的像素或像素片段，是像素级操作和计算的基本单位，代表了像素的各种属性（颜色，深度值等）
6.         基本结构
7.         渲染状态关键词+空格+状态类型
9.         剔除方式
10.         所谓剔除，就是不渲染，主要有正面剔除，背面剔除(默认)，和不剔除
11.         分别是 Cull Front, Cull Back ,Cull Off
13.         Cull Back
15.         深度缓冲
16.         是否写入深入缓冲区（Depth Buffer）
17.         记录每一个像素的深度值，初始为最大深度，意味着所有像素都在屏幕外，通过深度测试之后，决定是否写入缓冲，最后渲染缓冲区中的像素
18.         ZWrite On //写入 一般做透明等效果
19.         ZWrite Off  //不写入(默认)
20.         深度测试
21.         主要是保证像素按照正确的顺序进行渲染
22.         我们可以自定义深度的对比方式，来进行像素的深度测试
24.         ZTest Less //小于缓冲区的值就通过测试，决定是否写入缓冲 （透明）
25.         ZTest Greater //大于缓冲区的值就通过测试，决定是否写入缓冲（描边）
26.         ZTest LEqual //小于等于（默认）
27.         ZTest GEqual //大于等于
28.         ZTest Equal //等于
29.         ZTest NotEqual//不等于
30.         ZTest Always //总是
31.         注意：深度测试和混合测试都是在光栅化阶段的逐片元操作中进行的，一般实现一些特殊效果我们回去设置
33.         混合方式
34.         设置图像颜色的混合方式，多种颜色的混合，比如透明，半透明，不透明之间的混合
35.         默认为不混合
36.         Blend One One //线性减淡
37.         等等
38.         其他
39.         
40.         注意：这些渲染状态不仅可以在SubShader中申明，也可以在Pass中申明，只是两者的影响范围不同
41.         */

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在这里我们必要相识一下什么是深度测试和颜色肴杂
深度测试 

        它告急是用在处理惩罚一些遮挡关系和透视关系，举个列子，方块A和方块B，相对于摄像机来说，A比B更近，而且两个方块存在遮挡关系，就像如许
        

那么摄像机怎么知道重叠部门怎么渲染呢？没错，深度测试。
在渲染管线中存在深度值缓冲区，内里有初始值，设置为最大，这意味着全部物体都在摄像机之外，都不会渲染。
在渲染片元（像素）的时间，他会去将这个位置的深度值和像素的深度值对比，在默认情况下，假如像素的深度值更小，他就会将这个值写入深度缓冲区（可以不写入）,在下次渲染的时间，继承这个流程，知道渲染完成，那么留着缓冲区中的像素就是必要渲染的像素了，如许就能处理惩罚遮挡关系了。
必要注意的是，假如没有开启深度写入，当像素通过深度测试后，任然会被渲染。这表现，一个像素是否渲染，取决于是否通过深度测试。

颜色肴杂 

 和深度测试差不多的原理，这个属性一样寻常用在一些透明结果上。

渲染通道 Pass

 

2. //Pass 渲染通道
3.         //结构
4.         /*
5.         Pass
6.         {
7.             名字
8.             渲染标签
9.             渲染状态
10.             着色器相关
11.         }
12.         
13.         名字：主要为了在其他Shader中服用Pass代码
14.         如：
15.         Pass{ Name MyPass }
16.         其他Shader中 UsePass "Lesson1/Test01/MYPASS"
17.         unity 会将Pass名字转为大写，所以引用的时候需要大写名字
18.         
20.         Pass中的渲染标签
21.         //和SubShader中的语法相同，只是它具有自己独立的渲染标签
23.         1.Tags{"LightMode"="标签值"}
24.         可以指定这个Pass应该在哪个阶段执行
25.         可以将着色器代码分配给适当的渲染阶段，以实现具体的效果
27.         Always  始终渲染，不应用光照
28.         ForwardBase 在向前渲染中使用，应用环境光，主方向光，顶点/sh 光源和光照贴图
29.         ForwardAdd 在向前渲染中使用，应用附加的每个像素光源（每个光源有一个通道）
30.         Deferred 延迟渲染中使用，渲染G缓冲区
31.         ShadowCaster 将对象深度渲染到阴影贴图或深度纹理中
32.         等等
34.         2.Tags{"RequoreOptions"="标签值"}
35.         用于指定满足某些条件时才渲染这个pass
37.         目前unity只支持SoftVegetation
38.         仅当Quality窗口开启SoftVegetation时才渲染
40.         3.Tags{"PassFlags"="标签值"}
41.         指定一些特定的数据传入着色器中
42.         目前unity只支持OnlyDirectional
43.         在向前渲染中使用，这个标志只允许主方向光和环境光/光照探针数据传入
44.         这意味着非重要的光源数据不会传递到 顶点光源或球谐函数着色器变量
46.         Pass中的渲染状态
47.         SubShader中的渲染状态同样在Pass中适用，只是两个的影响范围有所区别
48.         此外，Pass中还可以使用固定管线着色器的命令
50.         GrabPass命令
51.         使用这个命令可以将绘制对象时的屏幕内容抓取到纹理中，在后续的通道中就可以使用这个纹理，从而执行一些高级效果
53.         如：
54.         将绘制对象之前的屏幕抓取到_BackGroundTexture纹理中
55.         GrabPass{
56.             "_BackGroundTexture"
57.         }
58.         注意：这个命令一般写在某个Pass之前，在之后的Pass中就可以利用_BackGroundTexture变量来进行处理
59.         */

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 备用Shader

2.         /*
3.             备用Shader
4.             防止所有SubShader都没办法正常渲染的情况，让画面至少能被渲染
5.             FallBack "Shader名"
6.             或者不写（类似于FallBack Off）
7.         */

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那么以上就是Shader的底子结构了，个人条记，大概存在不全或错误
之后就是学习Shader的详细写法了。