前言

  最近打算恶补一下游戏引擎shader相关的模块。
  毕竟之前学three.js的时候就接触过GLSL语言，也知道有shadertoy之类神仙般的网站。
  但是因为实习各种原因，还是没能够进行深入学习。
  这次我在B站找了一部shader教程进行入门，没想到看完其实只是个开头而已，还没讲完，不过讲师讲得还可以吧。要吐槽的就是经常念PPT，另外shader开发不是很熟练，有些BUG犯的都是低级错误。不过视频下载来跳着看还算可以的。
教程地址

Shader概述

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  1. Shader是给GPU执行的程序，中文叫做着色器;
  2. 着色器是运行在图形处理单元上，可以让开发人员直接操作图形硬件渲染功能;
  3. shader能开发出很多好的效果，UV动画，水，雾等一些特效，这些用程序开发出来比较困难，性能还不好;
  4. 渲染流水线，模型投影，定点着色;
  5. shader一般主要有： 固定管线着色器，顶点片元着色器，表面着色器;
  • 固定管线着色器（慢慢会被淘汰）;
  • 顶点shader：干预模型形态的shader;
  • 像素shader：干预像素着色的shader;
  1. 模型定点运算的时候，可以加入顶点shader来干预顶点的位置;顶点着色的时候，加入像素shader来干预像素的上色;

GPU编程语言

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  1. 什么是Direct3D和opengl;
  2. 目前面向GPU的编程语言主要有三种：
  • HLSL语言通过Direct3D编写的着色器程序，只能在Direct3D里面使用;
  • Cg语言NVIDIA和微软合作提供的语言，与c相似，Direct3D和opengl都支持;
  • GLSL语言支持OpenGL上编写Shader程序;
  1. Unity使用ShaderLab来进行着色程序的编写，对不同的平台进行编译，重点支持Cg语言;

OpenGL 是开源标准，适用于所有的平台
Directx 是微软开发的标准，只适用于Windows平台，windows也支持OpenGL

Shader Lab语法基础

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定义一个Shader，每一个着色程序都要有一个Shader

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Shader "name"{//name shader名字
  //定义的一些属性，定义在这里的会在属性查看器里面显示
  [Propeties]
  //子着色器列表，一个Shader必须至少有一个子着色器;
  Subshaders{...}
  /如果子着色器显卡不支持，就会降级，即Fallback操作;
  [Fallback]
}

Properties定义

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  1. name（”display name”，type）=值;
  • name指的是属性的名字，Unity中用下划线开始_Name;
  • display name是在属性检查器的名字;
  • type：这个属性的类型值：只这个属性的默认值;
  1. 类型：
  • Float，Int，Color（num，num，num，num）（0~1）Vector（4维向量），Range（start，end）
  • 2D：2D纹理属性;Rect：矩形纹理属性;Cube：立方体纹理属性;
  • 3D：30纹理属性I name（”displayname””，2D）=”name”（options}
  1. Options：纹理属性选项
  • TexGen：纹理生成模式，纹理自动生成纹理坐标的模式;顶点shader将会忽略这个选项;
  • ObjectLinear，Eyelinear，SphereMap，CubeReflect CubeNormal
  • LightmapMod：光照贴图模式如果设置这个选项，纹理会被渲染器的光线贴图所影响。

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  1. _Range（“range value”，Range（0，1）=0.3;//定义一个范围
  2. _Color（”color”，Color）=（1，1，1，1）;//定义一个颜色
  3. _FloatValue（”float value”，Float）=1;//定义一个浮点
  4. _MainTex（”Albedo”，Cube）=”skybox”{TexGen CubeReflect}//定义一个立方贴图纹理属性;

  Properties 定义必须是下划线开头

SubShader

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  1. SubShader{[Tags]，[CommonState]，Pass{}}
    子着色器由标签（Tags），通用状态，通道列表组成，它定义了一个渲染通道列表，并可选为所有通道初始化需要的通> 用状态;
  2. SubShader渲染的时候，将优先渲染一个被每个通道所定义的对象。
  3. 通道的类型：RegularPass，UsePass，GrabPass，
  4. 在通道中定义状态同时对整个子着色器可见，那么所有的通道可以共享状态;

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SubShader{
  Tags{"Queue"，"Transparent"}
  Pass{
  Lighting Off//关闭光照
  ...
  }
}

Tags

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  1. Tags{“标签1”=”value1””key2”=”value2”}
  2. 标签的类型：
  • Queue tag队列标签;
  • Render Type tag 渲染类型标签;
  • DisableBatching tag禁用批处理标签;
  • ForceNoShadowCasting Tag 强制不投阴影标签;
  • lgnoreProjecttor忽略投影标签;
  • TCanUseSpriteAtlas Tag，使用精灵图集标签;
  • PreviewType Tag预览类型标签;

Pass

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  1. subshader包装了一个渲染方案，这些方案由一个个通道（Pass）来执行的，SubShader可以包括很多通道块，每> 个Pass都能使几何体渲染一次;
  2. Pass基本语法：
    Pass{[Name and Tags][RenderSetup][Texture Setup]}
    Pass块的Name引用此Pass，可以在其它着色器的Pass块中引用它，减少重复操作，Name命令必须打大写;

RegularPass 渲染设置

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  1. Lighting光照：开启关闭定点光照On/off
  2. Material{材质块}:材质，定义一个使用定点光照管线的材质;
  3. ColorMaterial：颜色集计算定点光照的时使用> 顶点颜色;
  4. SeparateSpecular：开光状态开启或关闭顶点光照相关的镜面高光颜色，On/Off;
  5. Color 设置定点光照关闭时的所使用的颜色;
  6. Fog{雾块}：设置雾参数;
  7. AlphaTest:Alpha测试
  8. ZTest：深度测试模式;
  9. ZWrite：深度写模式;
  10. Blend：混合模式SourceBlendMode，DestBlendMode，AlphaSourcesBlendMode，AlphaDstBlendMode;
  11. ColorMask 颜色遮罩：设置颜色遮罩，颜色值可以由RGB或A或0或R，G，B，A的组合，设置为0关闭所有颜色通道> 渲染;
  12. Offset偏移因子：设置深度偏移;

特殊通道Pass

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  1. UsePass：插入所有来自其它着色器的给定名字的通道;UsePass”Shader/Nmae”，Name为着色器通道;UsePass”Specular/BASE”//插入Specular中为Bass的通道;
  2. GrabPass{}：一种特殊通道类型，他会捕获物体所在的位置的屏幕的内容，并写入一个纹理中，这个纹理能被用于后续通道中完成一些高级图像特效，后续通道可以使用GrabTexture进行访问;
  3. GrabPass{“纹理名称”}捕获屏幕内容到指定纹理中，后续通道可以通过纹理名称来访问;

Fallback

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  1. 降级：定义在所有子着色器之后，如果没有任何子着色器能运行，则尝试降级；
  2. Fallback “着色器名称”；
  3. Fallback Off；没有降级，并且不会打印任何警告；

Category分类

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分类是渲染命令的逻辑组。例如着色器可以有多个子着色器，他们都需要关闭雾效果

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Shader"xxxx"{
  Categroy{
    Fog{Mode Off}
    SubShader{...}
    SubShader{...}
  }
}