在各种游戏中,想必大家一定和我一样总是惊叹于游戏画面的各种炫酷的特效。

作为游戏开发中单独列出的一个职业TA(Technology Art),他们会利用GLSL或者HLSL等着色器语言绘制出一幅幅美丽的画面。

于是作为小白,从零开始学习ShaderLab,记录一下学习历程。

 

  ShaderLab从入门到放弃过很多次,总是想搞清楚一个shader完整的语法结构和每一行声明的意义。

 事实上,作为小白,如果不想总是碰壁然后放弃,也许先从修改开始比较合适。


1.创建第一个Shader

我们在Unity 工程文件中新建一个Unlit Shader文件,默认的Shader文件是一个具备基本功能的shader。


Shader "Unlit/DrawCircle"
//定义了着色器的名称为 “Unlit/DrawCircle”,表示这是一个不受光照影响的着色器。
{
    //着色器属性列表,定义了着色器材质上可以自定义的属性
    Properties
    {
        //主纹理
        _MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
    }
    SubShader
    {
        //指定了渲染类型为不透明物体。
        Tags { "RenderType"="Opaque" }
        //指定了细节层级为 100
        LOD 100
        //在 SubShader 中定义了一个 Pass。
        Pass
        {
            //在 Pass 中,通过 CGPROGRAM 和 ENDCG 标记将着色器代码包裹起来,表示代码块开始和结束。
            CGPROGRAM
            //定义了顶点着色器函数的入口
            #pragma vertex vert
            //定义了片元着色器函数的入口
            #pragma fragment frag
            // 启用雾效
            #pragma multi_compile_fog
            #include "UnityCG.cginc"
            //定义了输入顶点数据的数据结构,包括顶点坐标和纹理坐标。
            struct appdata
            {
                float4 vertex : POSITION;
                float2 uv : TEXCOORD0;
            };
            //定义了传递给片元着色器的数据结构,包括纹理坐标、雾效坐标、裁剪空间位置和世界空间位置。
            struct v2f
            {
                float2 uv : TEXCOORD0;
                UNITY_FOG_COORDS(1)
                float4 vertex : SV_POSITION;
            };
            sampler2D _MainTex;
            float4 _MainTex_ST;
            //顶点着色器函数的定义,将输入顶点数据转换为屏幕空间坐标,并传递给片元着色器。
            v2f vert (appdata v)
            {
                v2f o;
                o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
                o.uv = TRANSFORM_TEX(v.uv, _MainTex);
                UNITY_TRANSFER_FOG(o,o.vertex);
                return o;
            }
            //片元着色器函数的定义,接收顶点着色器传递的数据,并计算最终的像素颜色。
            fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
            {
                // sample the texture
                fixed4 col = tex2D(_MainTex, i.uv);
                // apply fog
                UNITY_APPLY_FOG(i.fogCoord, col);
                return col;
            }
            ENDCG
        }
    }
}

2.做出一些修改。比如说绘制一个自定义颜色的圆

首先应该公开定义一个颜色变量,所有在着色器列表属性中公开的属性都应该遵循①在Properties中定义   ②在Pass中声明

比如在这里我们声明一个颜色Color1

    //着色器属性列表,定义了着色器材质上可以自定义的属性
Properties
{
//主纹理
_MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
_Color1("Color1",Color)=(1,1,1,1)
}

  

            sampler2D _MainTex;
float4 _MainTex_ST;
fixed4 _Color1;

  

其次绘制圆,要定下来圆心,比如把圆心放在面的中心点。

那么我需要知道每个像素点的坐标,我们可以在传递给片元着色器的数据结构中加入一个自定义的字段worldPos,就是每个像素点的坐标

            //定义了传递给片元着色器的数据结构,包括纹理坐标、雾效坐标、裁剪空间位置和世界空间位置。
struct v2f
{
float2 uv : TEXCOORD0;
UNITY_FOG_COORDS(1)
float4 vertex : SV_POSITION;
float3 worldPos :TEXCOORD1;
};

  其次在顶点着色器函数中增加一段逻辑,将输入的顶点数据转化为屏幕坐标,并传递给片元着色器

            //顶点着色器函数的定义,将输入顶点数据转换为屏幕空间坐标,并传递给片元着色器。
v2f vert (appdata v)
{
v2f o;
o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
// o.uv = TRANSFORM_TEX(v.uv, _MainTex);
o.uv = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex).xyz;;
o.worldPos=v.vertex;
UNITY_TRANSFER_FOG(o,o.vertex);
return o;
}

  最后我们调整片元着色器函数的逻辑,接受顶点着色器传递的数据,并计算最终像素颜色

            //片元着色器函数的定义,接收顶点着色器传递的数据,并计算最终的像素颜色。
fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
{
// sample the texture
fixed4 col = tex2D(_MainTex, i.uv); //定义一个变量存储:当前像素点距离中心点的位置
float dist=distance(i.worldPos,float3(0,0,0));
//如果像素点距离中心点大于0.3小于0.32,将自定义的颜色赋值在这区间的像素内;
//否则丢弃当前像素点
if(dist>0.3&&dist<0.32){
col*=_Color1;
}
else{
discard;
}
// apply fog
UNITY_APPLY_FOG(i.fogCoord, col);
return col;
}

  

附上最后的效果:

以及完整的Shader代码

Shader "Unlit/DrawCircle123"
//定义了着色器的名称为 “Unlit/DrawCircle”,表示这是一个不受光照影响的着色器。
{ //着色器属性列表,定义了着色器材质上可以自定义的属性
Properties
{
//主纹理
_MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
_Color1("Color1",Color)=(1,1,1,1)
}
SubShader
{
//指定了渲染类型为不透明物体。
Tags { "RenderType"="Opaque" } //指定了细节层级为 100
LOD 100 //在 SubShader 中定义了一个 Pass。 Pass
{
//在 Pass 中,通过 CGPROGRAM 和 ENDCG 标记将着色器代码包裹起来,表示代码块开始和结束。
CGPROGRAM
//定义了顶点着色器函数的入口
#pragma vertex vert //定义了片元着色器函数的入口
#pragma fragment frag // 启用雾效
#pragma multi_compile_fog #include "UnityCG.cginc" //定义了输入顶点数据的数据结构,包括顶点坐标和纹理坐标。
struct appdata
{
float4 vertex : POSITION;
float2 uv : TEXCOORD0;
}; //定义了传递给片元着色器的数据结构,包括纹理坐标、雾效坐标、裁剪空间位置和世界空间位置。
struct v2f
{
float2 uv : TEXCOORD0;
UNITY_FOG_COORDS(1)
float4 vertex : SV_POSITION;
float3 worldPos :TEXCOORD1;
}; sampler2D _MainTex;
float4 _MainTex_ST;
fixed4 _Color1;
//顶点着色器函数的定义,将输入顶点数据转换为屏幕空间坐标,并传递给片元着色器。
v2f vert (appdata v)
{
v2f o;
o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
// o.uv = TRANSFORM_TEX(v.uv, _MainTex);
o.uv = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex).xyz;;
o.worldPos=v.vertex;
UNITY_TRANSFER_FOG(o,o.vertex);
return o;
}
//片元着色器函数的定义,接收顶点着色器传递的数据,并计算最终的像素颜色。
fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
{
// sample the texture
fixed4 col = tex2D(_MainTex, i.uv); //定义一个变量存储:当前像素点距离中心点的位置
float dist=distance(i.worldPos,float3(0,0,0.5));
//如果像素点距离中心点大于0.3小于0.32,将自定义的颜色赋值在这区间的像素内;
//否则丢弃当前像素点
if(dist>0.3&&dist<0.32){
col*=_Color1;
}
else{
discard;
}
// apply fog
UNITY_APPLY_FOG(i.fogCoord, col);
return col;
}
ENDCG
}
}
}

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