【图形学】TA之路-基于Unity Shader编程之初体验

学习shader之前你必须知道的事情：

Unity开发引擎、Direct3D、Shader他们之间的关系

Direct3D 是一个底层图形 API，它直接与 GPU （显卡）交互，提供了访问硬件加速功能的接口。Unity 开发引擎，它封装了很多底层的功能，使开发者可以更方便地进行游戏开发。Unity 支持多种图形 API，Direct3D 就是其中之一。

Unity Shader 是一种高层次的图形着色器，定义了如何渲染对象的外观。Unity 的 Shader 最终会被编译为针对特定图形 API（如 Direct3D、OpenGL、Vulkan 等）的底层指令，以便在 GPU 上执行。因此，在 Windows 平台上，Unity 的 Shader 在运行时会被翻译为 Direct3D 的代码，以利用 Direct3D 提供的图形渲染功能。

执行过程：

当你在 Unity 中编写 Shader 时，Unity 会将这些 Shader 编译为中间语言（如 HLSL），然后在 Windows 平台上将这些中间代码翻译为 Direct3D 能够理解的指令。最终，Direct3D 使用这些指令与 GPU 交互，完成 3D 渲染。

Shader 需要通过材质球呈现

Shader 是一个程序，定义了如何根据输入（如顶点数据、光照、纹理等）计算出输出（如像素颜色）。但是，Shader 本身只是定义了计算的过程，并没有提供具体的输入数据（如具体使用的纹理、颜色值等）。

材质球（Material）是一个容器，用来实例化 Shader，并为其提供具体的参数值。例如，Shader 中可能定义了一个纹理参数 _MainTex，但具体使用什么纹理，由材质球来指定。

在Unity中创建第一个shader

随便你创建一个shader类型，你会发下他默认已经有一些基础的代码了，为了更好的理解，我决定不这样创建，我们可以直接创建一个文本文件直接命名为"MyShader"。

开启我们的Shader之旅，用VS打开这个时候是一片空白的，写一个shader基础功能

cs 复制代码

Shader "Myshader"
{
	Properties //Properties 不区分大小写
	{
		_MainTex("我的纹理",2D) = "white"{}
        _MyInt("我的整数",int)=2
        _MyRange("范围内调节",range(-1,1))=0
        _MyClore("调节颜色",color)=(0,0,1,1)
        _MyVector("设置向量",vector)=(1,1,1,1)

	}
    
	SubShader //SubShader 区分大小写
	{
		CGPROGRAM
		#pragma surface surf Lambert
        struct Input{
			float2 uv_MainTex;
		};
        sampler2D _MainTex;
        int _MyInt;
        float4 _MyClore;
		
	    void surf(Input IN,inout SurfaceOutput o){
		       o.Albedo = tex2D(_MainTex,IN.uv_MainTex).rgb;
	    }
	    ENDCG
	}
}

Properties块： 你可以理解C#中的一个方法，Properties 块定义了可以在 Unity 编辑器中通过 Inspector 面板调整的参数，Properties中是不区分大小写的。

类似我们在unity声明一个变量

**SubShader 块：**是实际的 Shader 代码执行部分。这里定义了一个简单的 Surface Shader，并使用 Lambert 光照模型，SubShader 区分大小写。

1.CGPROGRAM / ENDCG: 包裹在这两个宏之间的是用 CG/HLSL 编写的 Shader 代码。

2.#pragma surface surf Lambert: 指定了 Surface Shader 的入口函数是 surf，并且使用 Lambert 光照模型。

3.struct Input { float2 uv_MainTex; };: 定义了一个结构体 Input，用于传递给 Surface Shader 的输入数据。在这里，它包含了用于采样纹理的 UV 坐标。

4.sampler2D _MainTex;: 定义了一个纹理采样器，用于采样 _MainTex 纹理。_MainTex比较特殊默认是主纹理，名字不要去改变，不然会出问题。

5.int _MyInt;: 定义了一个整数变量 _MyInt，对应于 Properties 块中的 _MyInt。

6.float4 _MyClore;: 定义了一个 4D 向量 _MyClore，对应于 Properties 块中的 _MyClore，它用于表示颜色。

surf 函数

surf 函数是 Surface Shader 的核心部分，用于计算最终的表面颜色（Albedo）。

tex2D(_MainTex, IN.uv_MainTex): 使用传入的 UV 坐标从 _MainTex 纹理中采样颜色。

o.Albedo = tex2D(_MainTex,IN.uv_MainTex).rgb;: 将采样到的纹理颜色赋值给输出的 Albedo，这就是最终渲染出来的颜色。

保存后把他放到unity材质球上，给材质赋值，这样就基本完成了一个基础的shader