Chapter17 表面着色器——Shader入门精要学习

Chapter17 表面着色器

一、编译指令

  • 作用:指明该表面着色器的 表面函数光照函数,并设置一些可选参数

#pragma surface surfaceFunction lightMode [optionalparams]:#pragma surface 用于指明该编译指令是用于定义表面着色器的,后面需要指明表面函数(surfaceFunction)和光照模型( lightMode),以及一些可选的参数

1.表面函数

surfaceFunction 用于定义对象的表面属性(反射率、光滑度、透明度等),通常是名为 surf 的函数(名字可以任意),格式是固定的

c 复制代码
void surf(Input IN, inout SurfaceOutput o)
void surf(Input IN, inout SurfaceOutputStandard o)
void surf(Input IN, inout SurfaceOutputStandardSpecular o)
  • 输入结构体 InputIN 来设置表面属性,并存储在结构体 SurfaceOutput、SurfaceOutputStandard、SurfaceOutputStandardSpecular 中(都是Unity内置结构体),再传递给光照函数计算光照结果

2.光照函数

使用表面函数中设置的各种表面属性,来应用某些光照模型。Unity内置了基于物理的光照模型函数 Standard 和 StandardSpecular( UnityPBSLighting.cginc),以及简单的非基于物理的光照模型函数 Lambert 和 Blinn-Phong(Lighting.cginc)

  • 定义自己的光照函数
c 复制代码
half4 Lighting<NAME> (SurfaceOutput s, half3 lightDir, half atten);
half4 Lighting<NAME> (SurfaceOutput s, half3 lightDir, half3 viewDir, half atten);

3.其他可选参数

  • 自定义的修改函数顶点修改函数(vertex:VertexFunction)最后颜色修改函数(finalColor:ColorFunction)
    • 顶点修改函数:自定义顶点属性(顶点颜色传递给表面函数、修改顶点位置、实现顶点动画等)
    • 最后颜色修改函数:在颜色绘制到屏幕前,最后一次修改颜色值(实现自定义雾效等)
  • 阴影
    • addshadow:会为表面着色器生成一个阴影投射的Pass
    • fullforwardshadow :可以在前向渲染中支持所有光源类型的阴影
    • noshadow:禁用阴影
  • 透明度测试和透明度混合alphatestalpha
  • 光照 :控制光照对物体的影响
    • noambient:不应用任何环境光照或光照探针
    • novertexlights不应用任何逐顶点光照
    • noforwardadd:去掉前向渲染中的额外Pass,只支持一个逐像素的平行光,其他光源会逐顶点或SH方法来计算
    • nolightmap、nofog等
  • 控制代码生成:可以控制只使用前向或者延迟(Unity会为表面着色器生成前向渲染路径和延迟渲染路径用的Pass)exclude_path:deferred、exclude_path:forward和exclude_path:prepass

二、两个结构体

1.Input 结构体:数据来源

还支持自定义变量,采样坐标必须以uv为前缀,比如 uv_MainTex

2.SurfaceOutput

SurfaceOutput、SurfaceOutputStandard、SurfaceOutputStandardSpecular 会作为表面函数的输出,光照函数的输入来进行光照计算

  • SurfaceSurfaceOutput
c 复制代码
struct SurfaceOutput{
	fixed3 Albedo;
	fixed3 Normal;
	fixed3 Emission;
	half Specular;
	fixed Gloss;
	fixed Alpha;
};
  • SurfaceOutputStandard、SurfaceOutputStandardSpecular:用于基于物理的光照模型
c 复制代码
struct SurfaceOutputStandard{
	fixed3 Albedo;
	fixed3 Normal; //tangent space normal 
	half3 Emission;
	half Metallic; //0=non-metal,1=metal
	half Smoothness; //0=rough,1=smooth
	half Occlusion;
	fixed Alpha;
};
struct SurfaceOutputStandardSpecular{
	fixed3 Albedo;
	fixed3 Specular;
	fixed3 Normal; //tangent space normal 
	half3 Emission;
	half Smoothness; //0=rough,1=smooth
	half Occlusion;
	fixed Alpha;
};

三、Unity背后做了什么

Unity背后会为表面着色器生成真正的一个包含多个Pass(针对不同渲染路径的)的顶点/片元着色器。会为前向渲染路径 生成LightMode为ForwardBase和ForwardAdd的Pass;为延迟渲染路径 生成LightMode为Deferred的Pass;为了给光照映射和动态全局光照提取表面信息,Unity会生成LightMode为Meta的Pass

  • Unity对ForwardBase的Pass的自动生成过程如下:
  • 1.Unity会分析代码,据此生成顶点着色器的输出------v2f_surf结构体。Unity会分析我们在自定义函数中使用的变量,如果需要,就会在v2f_surf中生成相应的变量。有时在Input中定义了某些变量,但后面并没有使用时,v2f_surf不会生成
  • 2.生成顶点着色器
  • 3.生成片元着色器:使用v2f_surf来填充Input

四、表面着色器的缺点

  • 在表面着色器上完成的,都可以在顶点/片元着色器中重现,但反之不成立
  • 性能较差:失去了对各种优化和各种特效实现的控制
  • 无法完成自定义的渲染效果:玻璃等
相关推荐
CSDN_PBB3 小时前
[STM32 - 野火] - - - 固件库学习笔记 - - - 十五.设置FLASH的读写保护及解除
笔记·stm32·学习
鸡啄米的时光机7 小时前
vscode的一些实用操作
vscode·学习
Kai HVZ7 小时前
《深度学习》——调整学习率和保存使用最优模型
人工智能·深度学习·学习
守护者1708 小时前
JAVA学习-练习试用Java实现“使用Apache Ignite对大数据进行内存计算和快速筛查”
java·学习
weixin_502539859 小时前
rust学习笔记2-rust的包管理工具Cargo使用
笔记·学习·rust
web_1553427465612 小时前
【合集】Java进阶——Java深入学习的笔记汇总 & 再论面向对象、数据结构和算法、JVM底层、多线程、类加载、
java·笔记·学习
伊一大数据&人工智能学习日志13 小时前
深度学习04 数据增强、调整学习率
人工智能·深度学习·学习·机器学习
执念斩长河13 小时前
vue学习笔记
vue.js·笔记·学习
咔叽布吉13 小时前
【前端学习笔记】Webpack
前端·笔记·学习
瑶光守护者14 小时前
【深度解析】图解Deepseek-V3模型架构-混合专家模型(MoE)
人工智能·笔记·深度学习·学习·架构