Surface Shader简单向导

Surface Shader 表面着色器

描述

当你的Material要处理光照，则一般使用Surface Shader。Surface Shader隐藏了光照的计算，你只需要在surf函数里设置好反射率、法向量等值就行。这些值会被送到Lighting model中进行计算，然后就会输出每个像素的RGB值。实际上，SurfaceShader最终会编译成VertexShader和FragmentShader，因此编写SurfaceShader可以帮我们省下许多工作。

工作方式

3D模型送入到表面着色器中，首先是经过顶点调节器来处理顶点，然后把结果送入到表面函数中处理，接着把结果送到光照模型中，最终输出所有像素的颜色。

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分析

创建Surface Shader

模板代码

Shader "Custom/SurfaceShader" {
    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 200

        CGPROGRAM
        // 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 3.0

        sampler2D _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 color
            fixed4 c = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex) * _Color;
            o.Albedo = c.rgb;
            // Metallic and smoothness come from slider variables
            o.Metallic = _Metallic;
            o.Smoothness = _Glossiness;
            o.Alpha = c.a;
        }
        ENDCG
    }
    FallBack "Diffuse"
}

代码分析

Properties分析

1. _Color：物体的基色
2. _MainTex：物体上的纹理
3. _Glossiness：光泽度，控制高光的反射能力
4. _Metallic：金属性

Tags

主要是用来控制渲染的选项，比如渲染的顺序(Rendering order)和渲染类型(Rendering Type)等。
具体的选项可查看官方文档，浅墨的博客

LOD

LOD是Level of Detail的缩写，表示细节层次效果，主要是通过控制细节的显示效果来达到优化，只有LOD值小于QualitySettings 的Maximum LOD Level的Shader才会被打进包里使用。
具体LOD定义可以参考WIKI，LOD值可以参考 Unity圣典

CG程序

1. CGPROGRAM和ENDCG之间存放的就是CG程序。
2. 预编译头：#pragma surface surf Standard fullforwardshadows
   surface表示这是一个Surface Shader，surf表示表面函数的名字，Standard表示使用Standard的光照模型，fullforwardshadows是阴影类型
3. 预编译头：#pragma target 3.0
   Shader model的版本，用来获取更好的光照效果
4. 剩余的就是如何操作surf函数
   这里只是简单的进行赋值，因此会困惑人的地方就是CG语法了，CG可以参考The Cg Tutorial

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参考

1. 官方文档
2. 浅墨的博客
3. 猫都能学会的Unity3D Shader入门指南
4. A gentle introduction to shaders in Unity3D
5. The Cg Tutorial