Unity Shader 学习之旅之SurfaceShader

Unity Shader 学习之旅之SurfaceShader

unity  shader  图形图像 

若是大地的每一个角落都充满了光明 谁还须要星星,谁还会 在夜里凝望 寻找遥远的安慰——江河

官方文档

1、工做原理

sureface表面着色器至关于unity在顶点片元着色器的基础上进一步的封装。当咱们定义一个“surface function”后，能够经过unity已经封装好的的结构体“SurfaceOutput”等直接获取须要的数据，如纹理，法线，光滑度等

2、结构体

2.1标准output结构体

1. struct SurfaceOutput 

   ---

2. { 

   ---

3. fixed3 Albedo; // 漫反射颜色 

   ---

4. fixed3 Normal; // 切线空间法线 

   ---

5. fixed3 Emission; 

   ---

6. half Specular; // 高光系数 

   ---

7. fixed Gloss; // 高光强度 

   ---

8. fixed Alpha; // alpha 通道 

   ---

9. }; 

   ---

2.2Unity5 output结构体

unity5中表面着色器使用基于物理的光照模型。内建Standard和StantardSpecular光照模型使用以下两种结构体：

1. struct SurfaceOutputStandard 

   ---

2. { 

   ---

3. fixed3 Albedo; // base (diffuse or specular) color 

   ---

4. fixed3 Normal; // tangent space normal, if written 

   ---

5. half3 Emission; 

   ---

6. half Metallic; // 0=non-metal, 1=metal 

   ---

7. half Smoothness; // 0=rough, 1=smooth 

   ---

8. half Occlusion; // occlusion (default 1) 

   ---

9. fixed Alpha; // alpha for transparencies 

   ---

10. }; 

    ---

11. struct SurfaceOutputStandardSpecular 

    ---

12. { 

    ---

13. fixed3 Albedo; // diffuse color 

    ---

14. fixed3 Specular; // specular color 

    ---

15. fixed3 Normal; // tangent space normal, if written 

    ---

16. half3 Emission; 

    ---

17. half Smoothness; // 0=rough, 1=smooth 

    ---

18. half Occlusion; // occlusion (default 1) 

    ---

19. fixed Alpha; // alpha for transparencies 

    ---

20. }; 

    ---

3、SurfaceShader编译指令

SurfaceShader被放置在 CGPROGRAM---ENDCG语块之间，须要注意如下两点：

• 必须放置在SubShader语块中，不能在Pass语块中，SurfaceShader会自主编译成多个Pass
• 经过使用 #pragma surface ... 来代表这是一个SurfaceShader

1. #pragma surface surfaceFunction lightModel [optionalparams] 

   ---

3.1必要参数

• surfaceFuncton：这就是咱们在编译指令中指定的表面着色器Cg函数。能够经过 void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o) 这种形式定义。其中input是咱们定义的结构体，包含该函数须要的数据信息。
• lightMode：光照模型能够使用内建的基于物理的 Standard 和StandardSpecular。也能够使用非物理的Lambert BlinnPhong。这几种类型能够直接经过在编译指令中指定，无需在本身实现。
• • Standard 光照模型使用SurfaceOutputStandard output结构体
• • StandardSpecular 光照模型使用SurfaceOutputStandardSpecular output结构体
• • Lambert和BlinnPhong 光照模型使用 SurfaceOutput output结构体

3.2可选参数

经过指定可选参数[optionalparams]，能够让surfaceshader表现出更丰富的效果，如雾效，半透明，阴影等。可选参数具体类型可参考文首给出的 官方文档 查阅。

3.3示例

示例1：使用内置Lambert光照模型的表面着色器

1. Shader "Example/Rim" { 

   ---

2. Properties { 

   ---

3. _MainTex ("Texture", 2D) = "white" {} 

   ---

4. _BumpMap ("Bumpmap", 2D) = "bump" {} 

   ---

5. _RimColor ("Rim Color", Color) = (0.26,0.19,0.16,0.0) 

   ---

6. _RimPower ("Rim Power", Range(0.5,8.0)) = 3.0 

   ---

7. } 

   ---

8. SubShader { 

   ---

9. Tags { "RenderType" = "Opaque" } 

   ---

10. CGPROGRAM 

    ---

11. #pragma surface surf Lambert 

    ---

12. struct Input { 

    ---

13. float2 uv_MainTex; 

    ---

14. float2 uv_BumpMap; 

    ---

15. float3 viewDir; 

    ---

16. }; 

    ---

17. sampler2D _MainTex; 

    ---

18. sampler2D _BumpMap; 

    ---

19. float4 _RimColor; 

    ---

20. float _RimPower; 

    ---

21. void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o) { 

    ---

22. o.Albedo = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex).rgb; 

    ---

23. o.Normal = UnpackNormal (tex2D (_BumpMap, IN.uv_BumpMap)); 

    ---

24. half rim = 1.0 - saturate(dot (normalize(IN.viewDir), o.Normal)); 

    ---

25. o.Emission = _RimColor.rgb * pow (rim, _RimPower); 

    ---

26. } 

    ---

27. ENDCG 

    ---

28. }  

    ---

29. Fallback "Diffuse" 

    ---

30. } 

    ---

示例2：使用可选参数的表面着色器，经过指定decal:blend，该shader会表现出半透明贴画的效果。

1. Shader "Example/Decal" { 

   ---

2. Properties { 

   ---

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

   ---

4. } 

   ---

5. SubShader { 

   ---

6. Tags { "RenderType"="Opaque" "Queue"="Geometry+1" "ForceNoShadowCasting"="True" } 

   ---

7. LOD 200 

   ---

8. Offset -1, -1 

   ---

9.  

   ---

10. CGPROGRAM 

    ---

11. #pragma surface surf Lambert decal:blend 

    ---

12.  

    ---

13. sampler2D _MainTex; 

    ---

14.  

    ---

15. struct Input { 

    ---

16. float2 uv_MainTex; 

    ---

17. }; 

    ---

18.  

    ---

19. void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o) { 

    ---

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

    ---

21. o.Albedo = c.rgb; 

    ---

22. o.Alpha = c.a; 

    ---

23. } 

    ---

24. ENDCG 

    ---

25. } 

    ---

26. }