关于UnityShader的入门学习 (一)

前言：

　　关于UnityShader方面的知识有很多，但真正能让读者读懂并很快上手操作的少之又少，在这里我简单介绍下关于Shader的一些入门知识，如有出入请大佬们多多指点！

图形学的基础知识：

　　1.Unity游戏物体上需挂载Mesh Filter组件，Mesh Filter中存储一个Mesh网格（用于存储形成图形的所有三角面的顶点信息）。

　　2.Unity游戏物体上需挂载Mesh Renderer组件，Mesh Renderer为渲染组件，通俗来讲就是按照Mesh网格上的顶点信息将图形显示出来，赋予皮肤、颜色等等。

　　3.Mesh Renderer中Material（材质）及我们编写的Shader所依赖的，用于实现效果的依托。

Shader、OpenGL、DirectX之间的关系：

　　通俗来讲，Shader是一种渲染命令，由OpenGL或者DirectX进行解析进而渲染出丰富多彩的图形。

　　其中OpenGL一般用于移动平台，DirectX一般用于PC平台。

　　

Shader的语言分类：

　　1.GLSL OpenGL语言

　　2.HLSL DirectX语言

　　3.CG  夸平台语言

　　4.ShaderLab Unity中对上述语言的通用封装

关于Shader中的属性代码：

Shader"Mocha/01 myshader"{//这里制定Shader的名字，不要求与文件名保持一致

    Properties{
    //属性
    _Color("Color",Color)=(1,1,1,1)        //颜色float4
    _Vector("Vector",Vector)=(1,2,3,4)    //向量float4
    _Int("Int",Int)=1234                //整数float
    _Float("Float",Float)=4.5            //小数float
    _Range("Range",Range(1,11))=6        //随机数float
    _2D("Texture",2D)="white"{}            //图片sampler2D（其中white代表当未指定图片时默认其未一张白色的图片，也可改为其他颜色)
    _Cube("Cube",Cube)="White"{}        //立方体纹理samplerCube（其中white代表当未指定图片时默认其未一张白色的图片，也可改为其他颜色)用于天空盒子等
    _3D("Texure",3D) = "White"{}        //3D贴图sampler3D（其中white代表当未指定图片时默认其未一张白色的图片，也可改为其他颜色)
    }

    //SubShader可以有很多个，显卡运行效果的时候，从第一个SubShader开始，如果里面的效果全部可以实现，那么就使用第一个SubShader，如果不支持则进行下一个
    SubShader{
        
        //每个SubShader至少有一个Pass块  相当于一个方法
        Pass{
        
        //在这里编写Shader代码
            CGPROGRAM
            //使用CG语言编写Shader代码
            //每次使用上面定义好的属性时需要重新定义一下并且此处每行代码“；”结束
            //取到的值为上述默认定义好的值
            float4 _Color;
            float4 _Vector;
            float _Int;
            float _Float;
            float _Range;
            sampler2D _2D;
            samplerCube _Cube;
            sampler3D _3D;

            //float half fixed 的区别
            //一般小数这三个都可以声明定义
            float t1;
            half t2;
            fixed t3;
            half2 t4;
            fixed2 t5;
            //区别在于范围不同 
            //float 32位
            //half 16位  -6万 -- +6万
            //fixed 11位  -2 -- +2 （一般颜色用fixed）

            ENDCG

        }

    }

    //当所有的SubShader都不符合的时候，则用此备胎Shader效果可自定义备胎Shader
    Fallback "VertexLit"
}

 关于Shader中的常用语义：

　　1.从应用程序传递到顶点函数的语义有哪些a2v
　　　　POSITION 顶点坐标（模型空间下的）
　　　　NORMAL 法线( 模型空间下)
　　　　TANGENT 切线（模型空间）
　　　　TEXCOORD0 ~ｎ　纹理坐标
　　　　COLOR 顶点颜色

　　2.从顶点函数传递给片元函数的时候可以使用的语义
　　　　SV_POSITION 剪裁空间中的顶点坐标（一般是系统直接使用）
　　　　COLOR0 可以传递一组值 4个
　　　　COLOR1 可以传递一组值 4个
　　　　TEXCOORD0~7 传递纹理坐标

　　3.片元函数传递给系统
　　　　SV_Target 颜色值，显示到屏幕上的颜色

Shader "Mocha/02 secondshader can run"{

    SubShader{
    
        Pass{
            CGPROGRAM
            //顶点函数 这里只是声明了顶点函数的函数名
            //基本作用 完成顶点坐标从模型空间到剪裁空间的转换（从游戏环境到相机视野屏幕上）
#pragma vertex vert
            //片元函数 这里只是声明了片元函数的函数名
            //基本作用 返回模型对应的屏幕上的每一个像素的颜色值
#pragma fragment frag
            
            float4 vert(float4 v : POSITION) : SV_POSITION{//通过语义来告诉系统我这个参数是干嘛的
            //比如POSITION是告诉系统我需要顶点坐标
            //比如SV_POSITION用来解释说明返回值，返回值是剪裁空间下的顶点坐标

            //转换剪裁空间坐标的算法，也可直接调用包装好的方法
            float4 pos=mul(UNITY_MATRIX_MVP,v);
            return pos;
            
            }
            fixed4 frag() : SV_Target{
            return fixed4(0.5,0.5,1,1);
            }


            ENDCG
        }
    
    }
    Fallback "VertexLit"

}

使用结构体进行存储传递数据：

Shader "Mocha/03 Use Struct"{

    SubShader{
    
        Pass{
            CGPROGRAM
            //顶点函数 这里只是声明了顶点函数的函数名
            //基本作用 完成顶点坐标从模型空间到剪裁空间的转换（从游戏环境到相机视野屏幕上）
#pragma vertex vert
            //片元函数 这里只是声明了片元函数的函数名
            //基本作用 返回模型对应的屏幕上的每一个像素的颜色值
#pragma fragment frag
            
            //使用结构体存储
            //a2v 即 application to vertex
            struct a2v{ 
                float4 vertex:POSITION;//告诉Unity把模型空间下的顶点坐标填充给vertex
                float3 normal:NORMAL;//告诉Unity把模型空间下的法线方向填充给normal
                float4 texcoord:TEXCOORD0;//告诉Unity把第一套纹理坐标填充给texcoord
            };

            //使用结构体存储
            struct v2f{
                float4 position:SV_POSITION;//告诉Unity存储剪裁空间下的顶点坐标
                float3 temp:COLOR0;//临时测试顶点到片元函数之间的数据传递,此处将顶点中的法线作为颜色传递给片元函数显示
            };

            v2f vert(a2v v){
                v2f f;
                f.position=mul(UNITY_MATRIX_MVP,v.vertex); 
                f.temp=v.normal;
                return f;
            }
            fixed4 frag(v2f f) : SV_Target{
            return fixed4(f.temp,1);
            }


            ENDCG
        }
    
    }
    Fallback "VertexLit"

}