Unity着色器学习

本文转载自：http://www.omuying.com/article/25.aspx

一. Unity中三种着色器书写格式:

1. surface shaders 表面着色器

2. vertex and fragment shaders and 顶点和片段着色器

3. fixed function shaders 固定功能着色器

二. 顶点着色器与片段着色器

三维空间中任何复杂的模型都是由若干个三角形组成，顶点就是指这些三角形的顶点，而片段(fragment)就是指三角形的填充区域。

三、表面着色器(Surface Shader)的标准输出结构：

struct SurfaceOutput 

{

half3 Albedo; //反射率

half3 Normal; //法线

half3 Emission; //自发光，用于增强物体自身的亮度，使之看起来好像可以自己发光

half Specular; //镜面

half Gloss; //光泽

half Alpha; //透明

};

四、表面着色器使用 #pragma surface surfaceFunction lightModel [optionalparams] 指令，以声明它是一个表面着色器。

1、surfaceFunction：表示Cg函数中有表面着色器(surface shader)代码。这个函数的格式应该是这样：void surf (Input IN,inout SurfaceOutput o)， Input是你自己定义的结构。Input结构中应该包含所有纹理坐标(texture coordinates)和和表面函数(surfaceFunction)所需要的额外的必需变量。

2、lightModel：在光照模式中使用。内置的是Lambert(diffuse)和 BlinnPhong(specular)。

五、表面着色器附加输入结构：

1、float3 viewDir：视图方向(view direction) 值。为了计算视差效果(Parallax effects)，边缘光照(rim lighting)等，需要包含视图方向(view direction)值。

2、float4 COLOR：每个顶点(per-vertex)颜色的插值。

3、float4 screenPos：屏幕空间中的位置。 为了反射效果，需要包含屏幕空间中的位置信息。

4、float3 worldPos：世界空间中的位置。

5、float3 worldRefl：世界空间中的反射向量。如果表面着色器(surface shader)不写入法线(o.Normal)参数，将包含这个参数。 

6、float3 worldNormal：世界空间中的法线向量(normal vector)。如果表面着色器(surface shader)不写入法线(o.Normal)参数，将包含这个参数。

7、float3 worldRefl（INTERNAL_DATA）：世界空间中的反射向量。如果表面着色器(surface shader)不写入法线(o.Normal)参数，将包含这个参数。为了获得基于每个顶点法线贴图( per-pixel normal map)的反射向量(reflection vector)需要使用世界反射向量(WorldReflectionVector (IN, o.Normal))。

8、float3 worldNormal(INTERNAL_DATA）：世界空间中的法线向量(normal vector)。如果表面着色器(surface shader)不写入法线(o.Normal)参数，将包含这个参数。为了获得基于每个顶点法线贴图( per-pixel normal map)的法线向量(normal vector)需要使用世界法线向量(WorldNormalVector (IN, o.Normal))。

六、光照模式声明

光照模式是一个以Lighting开头与名字组合在一起的合乎规范的函数。你可以在你的着色器文件(shader file)或导入文件(included files)中的任何一个地方声明它。这个函数是：

1、half4 LightingName(SurfaceOutput s, half3 lightDir, half atten)：这是在正向渲染路径(forward rendering path)中使用的光照模式。它不是取决于视图方向的(view direction)。

2、half4 LightingName(SurfaceOutput s, half3 lightDir, half3 viewDir, half atten)：这是在正向渲染路径(forward rendering path)中使用的光照模式。它取决于视图的方向(view direction)。

3、half4 LightingName_PrePass(SurfaceOutput s, half4 light)：这是在延时光照路径(deferred lighting path)中使用的。

当定向解码光照贴图用于向前/延迟光照中的光照函数，或类似的函数中时，需要进行定制。

1、half4 LightingName_DirLightmap (SurfaceOutput s, fixed4 color, fixed4 scale, bool surfFuncWritesNormal)：这是使用的不依赖于视图方向(view direction)的光照模式(light model)。

2、half4 LightingName_DirLightmap (SurfaceOutput s, fixed4 color, fixed4 scale, half3 viewDir, bool surfFuncWritesNormal, out half3 specColor)：这是使用的依赖于视图方向(view direction)的光照模式(light model)。