Unity Shader （一）ShaderLab 语法

一、什么是Shader

Shader（着色器）：是可以在GPU上运行的一段程序，通过Shader可以进行一些渲染相关的设置。

二、什么是ShaderLab

目前面向GPU的编程有三种高级图像语言：HLSL语言，GLSL语言，Cg语言。

HLSL语言：High Level Shading Language，由Microsoft公司提供，通过Direct3D图形软件库来编写的着色器语言。

GLSL语言：OpenGL Shading Language，由OpenGL安委会提供，在OpenGL中进行着色器编程的语言。

Cg语言：C for Graphics，由NVIDIA公司和Microsoft公司合作提供，有自己的一套关键字和函数库，独立于三维编程接口，在Direct3D和OpenGL上都可工作。

ShaderLab: Unity 自己又封装了一层CG/HLSL/GLSL的接口，但为了实现跨平台，Unity重点支持Cg着色器语言。

三、ShaderLab语法

基本结构：

Shader “name” { Properties{ } Subshader{ }}

下面是一个最简单的shader

// colored vertex lighting
Shader "Simple colored lighting"
{
    // a single color property
    Properties {
        _Color ("Main Color", Color) = (,.,.,)
    }
    // define one subshader
    SubShader
    {
        // a single pass in our subshader
        Pass
        {
            // use fixed function per-vertex lighting
            Material
            {
                Diffuse [_Color]
            }
            Lighting On
        }
    }
}

1、Shader “name”{ }定义了一个名字为“name”的shader。

2、Properties { } : 属性

定义了一些属性参数，可在Unity编辑器的“Inspector”面板中编辑和调整。

  Properties {
        _Color是变量名 ("Main Color"是在“Inspector”中的名字, Color是变量类型) = (1,.5,.5,1)是默认值

Properties 类型

类型	说明
Range（min,max）	在（min，max）范围内的浮点数
Float	浮点数
Int	整型
Color	颜色 RGBA
Vector	四维向量
2D	2D纹理
3D	3D纹理
Cube	立方体贴图纹理
Rect	矩形纹理

_Name – 属性的名字，简单说就是变量名，在之后整个Shader代码中将使用这个名字来获取该属性的内容
Display Name – 这个字符串将显示在Unity的材质编辑器中作为Shader的使用者可读的内容
type – 这个属性的类型，可能的type所表示的内容有以下几种：
- Color – 一种颜色，由RGBA（红绿蓝和透明度）四个量来定义；
- 2D – 一张2的阶数大小（256，512之类）的贴图。这张贴图将在采样后被转为对应基于模型UV的每个像素的颜色，最终被显示出来；
- Rect – 一个非2阶数大小的贴图；
- Cube – 即Cube map texture（立方体纹理），简单说就是6张有联系的2D贴图的组合，主要用来做反射效果（比如天空盒和动态反射），也会被转换为对应点的采样；
- Range(min, max) – 一个介于最小值和最大值之间的浮点数，一般用来当作调整Shader某些特性的参数（比如透明度渲染的截止值可以是从0至1的值等）；
- Float – 任意一个浮点数；
- Vector – 一个四维数；
defaultValue 定义了这个属性的默认值，通过输入一个符合格式的默认值来指定对应属性的初始值（某些效果可能需要某些特定的参数值来达到需要的效果，虽然这些值可以在之后在进行调整，但是如果默认就指定为想要的值的话就省去了一个个调整的时间，方便很多）。
- Color – 以0～1定义的rgba颜色，比如(1,1,1,1)；
- 2D/Rect/Cube – 对于贴图来说，默认值可以为一个代表默认tint颜色的字符串，可以是空字符串或者”white”,”black”,”gray”,”bump”中的一个
- Float，Range – 某个指定的浮点数
- Vector – 一个4维数，写为 (x,y,z,w)
另外还有一个{option}，它只对2D，Rect或者Cube贴图有关，在写输入时我们最少要在贴图之后写一对什么都不含的空白的{}，当我们需要打开特定选项时可以把其写在这对花括号内。如果需要同时打开多个选项，可以使用空白分隔。可能的选择有ObjectLinear, EyeLinear, SphereMap, CubeReflect, CubeNormal中的一个，这些都是OpenGL中TexGen的模式，具体的留到后面有机会再说。

3、SubShader

基本结构：

Subshader { [Tags] [CommonState] Passdef [Passdef …] }

Tags

表面着色器可以被若干的标签（tags）所修饰，而硬件将通过判定这些标签来决定什么时候调用该着色器。比如我们的例子中SubShader的第一句

Tags { "RenderType"="Opaque" }

告诉了系统应该在渲染非透明物体时调用我们。Unity定义了一些列这样的渲染过程，与RenderType是Opaque相对应的显而易见的是"RenderType" = "Transparent"，表示渲染含有透明效果的物体时调用。在这里Tags其实暗示了你的Shader输出的是什么，如果输出中都是非透明物体，那写在Opaque里；如果想渲染透明或者半透明的像素，那应该写在Transparent中。

另外比较有用的标签还有"IgnoreProjector"="True"（不被Projectors影响），"ForceNoShadowCasting"="True"（从不产生阴影）以及"Queue"="xxx"（指定渲染顺序队列）。这里想要着重说一下的是Queue这个标签，如果你使用Unity做过一些透明和不透明物体的混合的话，很可能已经遇到过不透明物体无法呈现在透明物体之后的情况。这种情况很可能是由于Shader的渲染顺序不正确导致的。Queue指定了物体的渲染顺序，预定义的Queue有：

Background – 最早被调用的渲染，用来渲染天空盒或者背景
Geometry – 这是默认值，用来渲染非透明物体（普通情况下，场景中的绝大多数物体应该是非透明的）
AlphaTest – 用来渲染经过Alpha Test的像素，单独为AlphaTest设定一个Queue是出于对效率的考虑
Transparent – 以从后往前的顺序渲染透明物体
Overlay – 用来渲染叠加的效果，是渲染的最后阶段（比如镜头光晕等特效）

这些预定义的值本质上是一组定义整数，Background = 1000， Geometry = 2000, AlphaTest = 2450， Transparent = 3000，最后Overlay = 4000。在我们实际设置Queue值时，不仅能使用上面的几个预定义值，我们也可以指定自己的Queue值，写成类似这样："Queue"="Transparent+100"，表示一个在Transparent之后100的Queue上进行调用。通过调整Queue值，我们可以确保某些物体一定在另一些物体之前或者之后渲染，这个技巧有时候很有用处。

LOD

它是Level of Detail的缩写。这个数值决定了我们能用什么样的Shader。在Unity的Quality Settings中我们可以设定允许的最大LOD，当设定的LOD小于SubShader所指定的LOD时，这个SubShader将不可用。Unity内建Shader定义了一组LOD的数值，我们在实现自己的Shader的时候可以将其作为参考来设定自己的LOD数值，这样在之后调整根据设备图形性能来调整画质时可以进行比较精确的控制。