Unity Shader 學習之旅之SurfaceShader

Unity Shader 學習之旅之SurfaceShader

unity  shader  圖形圖像 

若是大地的每一個角落都充滿了光明 誰還須要星星,誰還會 在夜裏凝望 尋找遙遠的安慰——江河

官方文檔

1、工做原理

sureface表面着色器至關於unity在頂點片元着色器的基礎上進一步的封裝。當咱們定義一個「surface function」後，能夠經過unity已經封裝好的的結構體「SurfaceOutput」等直接獲取須要的數據，如紋理，法線，光滑度等

2、結構體

2.1標準output結構體

1. struct SurfaceOutput 

   ---

2. { 

   ---

3. fixed3 Albedo; // 漫反射顏色 

   ---

4. fixed3 Normal; // 切線空間法線 

   ---

5. fixed3 Emission; 

   ---

6. half Specular; // 高光係數 

   ---

7. fixed Gloss; // 高光強度 

   ---

8. fixed Alpha; // alpha 通道 

   ---

9. }; 

   ---

2.2Unity5 output結構體

unity5中表面着色器使用基於物理的光照模型。內建Standard和StantardSpecular光照模型使用以下兩種結構體：

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編譯指令

SurfaceShader被放置在 CGPROGRAM---ENDCG語塊之間，須要注意如下兩點：

• 必須放置在SubShader語塊中，不能在Pass語塊中，SurfaceShader會自主編譯成多個Pass
• 經過使用 #pragma surface ... 來代表這是一個SurfaceShader

1. #pragma surface surfaceFunction lightModel [optionalparams] 

   ---

3.1必要參數

• surfaceFuncton：這就是咱們在編譯指令中指定的表面着色器Cg函數。能夠經過 void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o) 這種形式定義。其中input是咱們定義的結構體，包含該函數須要的數據信息。
• lightMode：光照模型能夠使用內建的基於物理的 Standard 和StandardSpecular。也能夠使用非物理的Lambert BlinnPhong。這幾種類型能夠直接經過在編譯指令中指定，無需在本身實現。
• • Standard 光照模型使用SurfaceOutputStandard output結構體
• • StandardSpecular 光照模型使用SurfaceOutputStandardSpecular output結構體
• • Lambert和BlinnPhong 光照模型使用 SurfaceOutput output結構體

3.2可選參數

經過指定可選參數[optionalparams]，能夠讓surfaceshader表現出更豐富的效果，如霧效，半透明，陰影等。可選參數具體類型可參考文首給出的 官方文檔 查閱。

3.3示例

示例1：使用內置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：使用可選參數的表面着色器，經過指定decal:blend，該shader會表現出半透明貼畫的效果。

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. }