Unity 表面主色器组成及编译指令

内容简介

surface shader 重组成部分：两个结构体以及编译指令

• 一、两个结构体（Input和SurfaceOutput）
• 二、编译指令
• 三、渲染管线中的流程(两个结构体和四个函数)

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一、两个结构体（Input和SurfaceOutput）

1、Input结构体

（1）允许我们自定义

（2）内置变量：

a:float3 viewDir 定义视角方向
b:float4 screenPos 屏幕坐标位置
c:float3 worldPos 世界坐标位置
d:float3 worldRefl 世界坐标系反射向量（未修改Normal变量是使用此变量）
e:float4 whith COLOR semantic 每个顶点颜色的插值
f:float3 worldNormal 世界坐标系法线方向（未修改Normal变量是使用此变量）
g:float3 worldRefl; INTERNAL_DATA 世界坐标系反射向量（修改了Normal变量是使用此变量）
h:float3 worldNormal; INTERNAL_DATA 世界坐标系法线方向（修改了Normal变量是使用此变量）

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（3）自定义变量

纹理坐标:以uv_做前缀，纹理名称作为结尾

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（4）结构体体内的变量只有在真正使用的时候才会被计算生成

2、SurfaceOutput结构体

（1）结构体内无法自定义变量

（2）标准结构体：

struct SurfaceOutput
{
fixed3 Albedo; // 反射光颜色
fixed3 Normal; // 法线方向
fixed3 Emission;// 自发光颜色
half Specular; // 高光反射系数（0到1范围内）
fixed Gloss; // 高光中发射的强度系数
fixed Alpha; // 透明通道
};

二:编译指令

1、代码写在CGPROGRAM和ENDCG之间，区别于CG他必须写在SubShader内部，而不能写在Pass内部2、编译指令格式：#program surface surfaceFunction lightModel[optionalparams]（1）surfaceFunction通常就是名为surf的函数（函数名可以任意）必须指定，其固定格式为：
void surf（Input IN,inout SurfaceOutput o）
（2）lightModel 光照模型函数，必须指定，Unity内置了一些光照模型——Lambert（diffuse）和Blinn-Phong(Specular),默认情况下使用的是内置的Lambert模型
（3）optionalparams包含可用的指令类型，包括开启、关闭一些状态，设置生成pass类型、指定可选函数
（4）另外两种函数：vertex:VertextFuction和finalcolor:ColorFunction

三、渲染管线中的流程(两个结构体和四个函数)

vertex data—>vertex shader(vertexFuction函数)—>struct v2f_surf—>Frament shader(struct input—>surf函数—>struct SurfaceOutput—>LightingXXX光照函数—>initial color—>其他颜色的叠加—>colorFunction—>final color)
1、生成Vertex shader
（1）如果自定义了VertexFunction函数，Unity会在这里首先调用VertexFunction修改顶点数据，然后分析VertexFunction修改的数据，最会后通过Input结构体将修改结果存储到V2f_surf中；
（2）计算v2f_surf中其他默认的变量，主要包括pos、纹理坐标、mormal、vlight、lmap等；
（3）最后通过内置的TRANSEFR_VERTEX_TO_FRAGMENT指令将v2f_surf传递给下面的Frament Shader。
2、生成Framement Shader
（1）使用v2f_surf中的对应变量填充Input结构，例如纹理坐标等
（2）调用surfFunction函数填充SurfaceOutput结构；
（3）调用LightXXX光照函数得到初始化的颜色值；
（4）进行其他颜色的叠加。如果没有启用LightMap，这里会使用SurfaceOutput.Albedo和v2f_surf.vlight的乘积和原颜色值进行叠加;
(5)最后如果自定义了final函数，则调用他进行最后的颜色修改