Unity3D for VR 学习(8): Unity Shader概述

从西安到北京高铁上，一位VR老外团队的华人leader对VR技术做了画龙点睛：

“3D游戏的核心部分在Render，国内很多团队美术、程序中间缺失严重。所以3d游戏做不好。 VR这块更是至关重要。”

故，欲VR，先Shader吧。

1 CG规范: 计算机图形学（英语：computer graphics）

在Windows下图像渲染是DirectX；在Linux下图形渲染是OpenGL；在苹果下新出的Metal渲染。而作为Unity3D程序，跨平台的特性则无须对这些平台一一掌握，仅需要从CG规范入手即可。

CGPROGRAM…ENDCG这样一个代码块中，这是一段CG程序，它会帮助程序发布Unity3D到Android、Windows、IOS时候，转换为不同渲染底层功能的。

2 Unity3D Shader分类

表面着色器（Surface Shader） – Unity推荐的Shader，有光照需要的必须使用surface Shader。
片段着色器（Fragment Shader） – 更偏向底层一些，也比较难写。
固定管线着色器(Fixed Function Shader) – 目前废弃不用，仅针对老显卡。Vr时代用不着。

从上面看到Unity实际上在主推Standard Surface Shader，在Unity5下，提供了如下4中Shader模板。

渲染管线：从数据到最终成像的过程。

3 Unity3D 光照模型

光照模型想说明的事情是当光照到一个物体表面后，视角不同看到不同的光特效，如常规的漫反射、高光、镜面反射光等。实际上也是在模拟真实情况下人看物体的视角效果，同样的3D模型，添加不同的光照模型效果会截然不同。

如果物体是不透明的，则物体表面呈现的颜色仅有其反射光决定，通常把反射光考虑成环境反射光(Ambient Light)、漫反射光(DIffuse Light)和镜面反射光(Specular Light)三个分量的组合。

4 Unity3D shader Tips

C#编码是在CPU角度；而Shader编码是在GPU角度。

看了几天书后，发现Shader真的很酷，可以做很多CPU下编程做不到(很难)的事情。

例如半透明、UV动画、遮挡剔除、色彩斑斓的blend等。

uv动画：在shader中用uv缩放、uv偏转、uv旋转。如河流流水动画、UV精灵动画。
遮挡剔除：cull back\front\off. 其中VR 360就用到了《Unity3D for VR 学习(7): 360°全景照片》
半透明–ZTest：用在自己GameObject上
半透明—ZWriter:用在遮挡物GameObject上
AlphaTest(DX 11不支持) 半透明的花草树木效果
Blender混合：如透过有颜色的玻璃，可以实现色彩斑斓的透视效果
Fog：全局fog、局部fog

5 Unity3D Shader 代码片段

SurfaceOutput结构体的定义如下

struct SurfaceOutput {

half3 Albedo;     //像素的颜色

half3 Normal;     //像素的法向值

half3 Emission;   //像素的发散颜色

half Specular;    //像素的镜面高光

half Gloss;       //像素的发光强度

half Alpha;       //像素的透明度

};

表面Shader代码片段

Shader "Custom/Diffuse Texture" {

Properties {

_MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" {}

}

SubShader {

Tags { "RenderType"="Opaque" }

LOD 200

CGPROGRAM

#pragma surface surf Lambert

sampler2D _MainTex;

struct Input {

float2 uv_MainTex;

};

void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o) {

half4 c = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex);

o.Albedo = c.rgb;

o.Alpha = c.a;

}

ENDCG

}

FallBack "Diffuse"

}

CG语法，可参看《GPU 编程与CG 语言之阳春白雪下里巴人.pdf》