U3D Shader 固定管线着色器

Shader导论：

   Shader（着色器）：是一种短小的程序片段，是用于告诉图形硬件如何计算和输出图像过去由汇编语言编写【Shader是可编程图形管线的算法片段】

   Shader的主要分类为：Vertex Shader（顶点着色）和Fragment Shader（片段着色）

渲染管线：

      渲染管线也称为渲染流水线,是显示芯片内部处理图形信号相互独立的并行处理单元.一个流水线是一序列可以并行和按照固定顺序进行的阶 段.每个阶段都从它的前一阶段接收输入,然后把输出发给随后的阶段. 就像一个在同一时间内,不同阶段不同的汽车一起制造的装配线,传统 的图形硬件流水线以流水的方式处理大量的顶点,几何图元和片段.

Shader实际上就是一小段程序,它负责将输入的顶点数据以指定的方 式和输入的贴图或者颜色等组合起来,然后输出.绘图单元可以根据这 个输出来将图像绘制到屏幕上.输入的贴图或颜色等,加上对应的 Shader,以及对Shader的特定的参数设置,将这些内容打包存储到一起 得到的就是一个Material(材质).之后我们便可以将材质赋予三维物 体来进行渲染(输出)了.

Shader是图形可编程方案的程序片段 

渲染管线是一种计算机从数据到最终图形成像的描述

 

三大主流的高级编程语言：

Shader Language的发展方向是设计出在便捷性方面可以和C++/JAVA 相比较的高级语言,赋予程序员灵活而方便的编程方式,并尽可能的控 制渲染过程,同时利用图形硬件的并行性,提高算法的效率.

目前Shader Language有三种语言:基于OpenGL的OpenGL Shading Language,简称GLSL.基于DirectX的High Level Shading Language 简称HLSL.还有NVIDIA公司的C for Graphic简称Cg语言.

Cg语言(C for Graphics)是为GPU编程设计的高级着色器 语言,由NVIDIA公司开发。Cg极力保留C语言的大部分语义, 并让开发者从硬件细节中解脱出来,Cg同时也有一个高级语 言的其他好处,如代码的易重用性,可读性得到提高,编译器代码优化。

 

Shader的基本结构

 三种着色器：表面着色器、顶点片段着色器、固定管线着色器

 

 

 

 Shader：

//固定管线着色器，从语法上说是最简单的着色器

//虽然功能有限，但在3中着色器中运行速度是最快的，几乎在所有硬件上都能运行

//结构：由 Properties、SubShader、FallBack组成

Shader "CustomLearn/First"{
    Properties{
//    属性的语法规则：_Name("DisplayName",Type)=defaultValue
//    1、_Name是属性的名字，简单说就是变量名，在之后的整个shader
//    代码中一直通过该名字来获得该属性的内容
//    2、DisplayName：将显示在Unity材质编辑器中的名称
//    3、Type：属性的类型，类型可以有以下
//          1）Color-颜色，有RGBA（红绿蓝和透明）四个两来定义取值0-1之间
//            2) 2D——表示一个2的幂次方大小的贴图，这样贴图将在采样后背后被转化
//                为对应模型的UV的每个像素的颜色最终被显示出来
//                UVMaping：作用是将一个2D贴图上的点映射到3D模型上，是3D渲染中最常见的一种顶点处理手段
//            3）Rect - 表示的是一个非2的幂次方大小的贴图
//            4）Cube - 即Cube map texture（立方体为例），即六张带有联系
//                的2D贴图的组合，主要用来做一些反射效果，比如说天空盒
//            5）Range - 一个介于最大值和最小值之间的浮点数，这个值可以用来在
//            材质球的设置面板进行设置，一般用于调整shader某些特定的参数，比如透明度
//            6）Float - 任意的一个浮点数
//            7）Vector - 表示一个四维数，格式为（x,y,z,w）

        _Color("Main Color",color)=(1,0.5,0.5,1)
    }
    SubShader{
    //SubShader：子着色器，可以有一个或者多个，在实际运行平台当中
    //到底执行那个子着色器，是由运行的平台所决定的
    //子着色器:是Shader代码的主体，每个子着色器包含一个或者多个Pass通道，
    //每个Pass都会渲染一次当前shader所作用的对象，在计算着色器时，平台会优先选用
    //要使用的子着色器，然后运行Pass通道，会得到一个输出的结果，最后将结构渲染在界面上
        Pass{
        //Pass通道：控制被渲染对象的几何体，除了表面着色器以外，其他两种着色器的SubShader下一定要有Pass通道
        //pass通道语法规则
        //{{Name and Tags}[RendererSetup][TextureSetup]}
        //1、Name and Tags：可以定义Pass通道和任意数量的标签，如果为Pass通道命名后，可以在别的着色器中使用该名字（标签）来重用它
        //2、标签的作用可以用来向渲染管线说明Pass的意图
        //3、RenderSetup：渲染设置是用来固定功能管线着色器中，可以设置图形硬件的各种状态
        //        可用的设置命令为：
        //        1）Material{}：材质：定义一个使用顶点着色器光照管线的材质
        //        2）Lighting：光照：取值为On或off
        //        3)Cull：裁剪，设置裁剪模式，有Back，Front、Off
        //          Cull Back：表示不绘制北里观察者的几何面
        //          Cull Front：表示不绘制面向观察者的几何面，用于由内而外的对象
        //          Cull Off:显示所有面，用于特殊效果
        //4、ZTest：深度测试，模式包括：Less、Greater、LEqual、GEqual、Equal、NotEqual、Always
        //          深度测试：当场景中有多个物体需要绘制，这些物体之间通常会存在遮挡的关系，离观察者比较远
        //                的会因为近处物体的遮挡而不可见，或者只有近处可见。这是如果绘制不可见的物体没
        //                有太大意义，所以深度检测可以简化复杂场景的绘制，确保只有场景内最靠近表面的
        //                物体参与绘制 
        //5、ZWrite：深度缓存写入，取值为On或Off；
        //            ZWrite On/Off：用于将要绘制的对象写入深度缓存区中，默认情况下是开启的，如果要
        //            绘制一个纯色的物体，可以将这个选项打开，如果要绘制半透明效果，关闭深度缓存
        //6、Fog()：雾效，设置雾效的参数，用于控制雾效的相关渲染
        //        雾化的原理：通过混合已经生成的像素的颜色，和基于到镜头的距离来确定最终的颜色。
        //        雾化不会改变已经混合的像素的透明度值，只是改变了RGB值，我们可以在Unity工程中设置
        //7、Alpha Test：设置Alpha测试，模式包括：Less、Greater、LEqual、GEqual、Equal、NotEqual、Always、Nerver
        //    AlphaTest：表示的是阻止像素被渲染到屏幕的最后机会，在最终渲染出的颜色被计算出来之后,
        //            可以选择通过颜色的透明度值和一个固定值比较，如果比较的结果失败（这里是否失败
        //            取决于上面设置的测试类型：大于、小于。。。）像素就不会被写到显示的输出中
        //8、Bleed：Alpha混合
        //9、Color：颜色，设置顶点光照关闭时设置的颜色值
        //10、ColorMask：颜色通道，当值为0时，关闭所有的颜色通道的渲染，取值为RGB|A|0|或者RGB任意组合
        //11、Offset Factor/Units：表示两个参数来定义深度偏移
        //                Factor:表示z轴缩放的最大斜率的值
        //                units：表示可分辨的最小深度缓冲区的值
        //12、SepatareSpecular：高光颜色，取值为On或Off
        //13、ColorMaterial：颜色集，当计算定点光照时使用每个顶点的颜色 
    //4、TextureSetup：贴图设置的选项：
    //    1）Combine：将两种颜色进行混合，可以是上次SetTexture的处理结果，（previous、constant、primary、Texture中的一种）
    //    2）constantColor：设置一个常量的颜色值
    //    3）matriax:设置矩阵纹理坐标进行变换
            Material{
                Diffuse[_Color]
            }
            //灯光打开
            Lighting On
            //剔除关闭【Cull Front 剔除正面，不会绘制面向观察者的几何体】
            Cull Off
        }
    }
    //如果用户所用的SubShader都失败了,为了在计算机上能够呈现设定的渲染效果,
    //0一般会使用FallBack,FallBack是Unity自己预制的Shader实现,
    //一般可以在所有显卡上运行,Shaderde的备胎,类似Default语句
    FallBack "Diffuse"
}

//固定管线着色器
Shader "CustomLearn/Second"{
    Properties{
        // 主颜色
        _Color("Main color",color) = (1,1,1,0.5)
        //高光
        _SpecColor("Spec color",color) = (1,1,1,1)
        //自发光
        _Emission("Emission",color) = (0,0,0,0)
        //太阳光
        _Shiness("Shiness",Range(0,1)) = 0.7
        //主纹理
        _MainTex("MainTexture",2D) = "white"{}
    }
    SubShader{
        Tags{"Queue"="Transparent" "IgnoreProjector"="true" "ForceNoShadowCasting"="True"}
        //tags：表示输出的是什么，如果输出的是非透明的物体，写在Opaque中，如果想渲染半透明或者透明的物体写在Transparent中
        //其他的一些标签还包括：
        //IgnoreProjector=True:表示不被Project投影影响
        //ForceNoShadowCasting=True:表示不产生阴影
        //"Queue"="XXX"：表示指定的渲染队列
        //Queue的值可以有：
        //Background - 最早被调用的渲染，用来渲染天空盒或者北京
        //Geometry - 这是默认值，用来渲染非透明的物体
        //AlphaTest - 用来渲染经过Alpha Test 渲染过的像素
        //Transparent：从后往前的顺序渲染透明的物体
        //Overlay：用来渲染叠加效果，是渲染的最后阶段使用
        //上述设置的Queue中的渲染效果，实际上是一组定义的整数
    //Background=1000,Geometry=2000,AlphaTest=2450,Transpartent=3000,Overlay=4000
        //也可以指定渲染队列为："Queue"="Transparent+100"，表示当前渲染内容在渲染完透明物体之后，
        //在Overlay之前
        //透明度的混合
         Blend srcAlpha OneMinusSrcAlpha
         Pass{
             Material{
                 //漫反射颜色
                 Diffuse[_Color]
                 //环境光颜色
                 Ambient[_SpecColor]
                 //太阳光的光泽度，值在0-1之间
                 SHininess[_Shiness]
             }
             //开启灯光
             Lighting On
             //开启顶点光照的平行高光颜色
             SeparateSpecular On
             //设置纹理
             SetTexture[_MainTex]{
                 //设置纹理的颜色
                 constantColor[_Color]
                 //混合效果
                 //纹理*原色的两倍，纹理*常量颜色值
                 Combine texture*primary DOUBLE,texture*constant
             }
         }
    }
    FallBack "Diffuse"
}