Unity3D内部Shader详解

Unity里面的Shaders是使用一种叫ShaderLab的语言编写的，它同微软的.FX文件或者NVIDIA的CgFX有些类似。传统意义上的vertex shader和pixel shader还是使用标准的Cg/HLSL编程语言编写的。（因此Unity文档里面的Shader，都是指用ShaderLab编写的代码）然后我们来看下Unity3D自带的60多个Shader。这些Shader被分为五个大类：Normal,Transparent Cutout,Self-llluminated,Reflective。 Unity3D中的Shader是游戏开发中的重要组成部分，用于控制场景中的物体如何被渲染。ShaderLab是一种专门用于编写Unity Shader的简化语言，它与微软的.FX文件或NVIDIA的CgFX有相似之处，但ShaderLab更易于理解和使用。尽管Unity文档中提到的Shader主要指的是ShaderLab编写的代码，但实际的顶点着色器和像素着色器仍然使用标准的Cg或HLSL编程语言。 Unity3D内置的Shader被分为五大类：Normal、Transparent Cutout、Self-Illuminated和Reflective。这些分类旨在满足不同类型的物体渲染需求，例如不透明物体、剪切透明物体、自发光物体和反射物体。 1. **Normal Shader Family**： - **Vertex-Lit**：这是最基础的Shader之一，所有的光照计算都在一个Pass内完成，仅在顶点级别进行。因此，它不支持基于像素的光照效果，如法线贴图、光照贴图和阴影。对于模型的细分非常敏感，如果模型细分不足，可能会导致光照效果不理想。这个Shader包含两个子Shader，分别对应着可编程管线和固定管线，以确保在各种硬件上都能运行。 - **Diffuse**：基于Lambertian光照模型，光线强度随物体表面与光线入射角的增大而减小。这个Shader是基于像素光照的，因此可以实现更好的视觉效果，但需要设备支持可编程管线。如果不支持，Unity会自动降级到Vertex-Lit Shader。 - **Specular**：在Diffuse基础上增加了观察角度相关的Blinn-Phong高光效果。高光强度取决于物体表面、光线入射角和观察者角度。Specular Map（或称为Gloss Map）通过主纹理的Alpha通道定义物体的反光率，提供更为真实的反射效果。如果设备不支持可编程管线，将回退到Vertex-Lit Shader。 - **Bumped Diffuse**：结合了Diffuse光照和Normal Mapping技术，通过Normal Map提升物体表面的细节，而无需增加模型的顶点数。Normal Map的颜色表示表面法线，从而在计算光照时改变表面的视觉外观。 2. **Transparent Shader Family**：用于透明或半透明物体的渲染，例如玻璃或水面。 3. **Transparent Cutout**：透明但可以剪切，通常用于树叶或其他需要部分透明/部分不透明的物体。 4. **Self-Illuminated**：自发光Shader，物体本身带有光源，即使周围环境暗淡，也能保持明亮。 5. **Reflective**：用于模拟物体的反射效果，如镜面或金属表面。了解这些内置Shader的特性和应用场景，可以帮助开发者选择最适合的Shader，提高游戏性能并实现逼真的视觉效果。值得注意的是，不同的Shader对硬件的要求不同，更复杂的Shader可能需要更高的GPU性能，因此在优化时需要权衡视觉效果和性能之间的平衡。同时，通过学习和理解这些内置Shader的源代码，开发者还可以创建自己的自定义Shader，以满足特定项目的需求。