Unity Shader学习（一）认识unity shader基本结构

最近打算认真学一下Unity的Shader，以后的项目中还是会用到，虽然说用别人的shader很舒服，但是再好用也是别人的，自己也理解不了，所以还是要自己懂才行。今天稍微来认识一下shader的结构，以及我对unity shader的渲染简单理解。

1.简单了解计算机渲染流程

首先要学习shader，对计算机的渲染流程肯定要了解，这里推荐大家自己百度一下，以下参考：
Unity技术美术
计算机渲染流程
简单了解计算机渲染流程
在概念上我们一般把计算机的渲染流程分为几个阶段：
1.应用阶段：主要是由CPU处理光照、模型等数据，形成点线面的图元数据。
2.几何阶段：处理点线面信息。
3.光栅化阶段：添加纹理、颜色等。
（注意：上述阶段是简化流程，真实操作更加复杂）

2.认识Unity Shader的结构

打开Unity，创建一个材质球，可以看到默认的材质球使用的是标准的pbr shader渲染方式

我们再创建一个shader，通过右键鼠标》Shader》随便选择一个，这里我们选择无光照的Unlit Shader，创建好了如下所示：

双击打开shader，这里我使用的是VScode编写Shader，Unity的Shader使用的是shaderlab语言，封装好了底层的接口，直接调用即可，兼容所有的平台。

Shader "Unlit/shader1"
{
    
    Properties
    {
    
        _MainTex ("Texture", 2D) = "white" {
    }
    }
    SubShader
    {
    
        Tags {
     "RenderType"="Opaque" }
        LOD 100

        Pass
        {
    
            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag
            // make fog work
            #pragma multi_compile_fog

            #include "UnityCG.cginc"

            struct appdata
            {
    
                float4 vertex : POSITION;
                float2 uv : TEXCOORD0;
            };

            struct v2f
            {
    
                float2 uv : TEXCOORD0;
                UNITY_FOG_COORDS(1)
                float4 vertex : SV_POSITION;
            };

            sampler2D _MainTex;
            float4 _MainTex_ST;

            v2f vert (appdata v)
            {
    
                v2f o;
                o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
                o.uv = TRANSFORM_TEX(v.uv, _MainTex);
                UNITY_TRANSFER_FOG(o,o.vertex);
                return o;
            }

            fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
            {
    
                // sample the texture
                fixed4 col = tex2D(_MainTex, i.uv);
                // apply fog
                UNITY_APPLY_FOG(i.fogCoord, col);
                return col;
            }
            ENDCG
        }
    }
}

最上面的这个是Shader的命名操作，不需要管

Shader "Unlit/shader1"

然后是Properties块，这里是预先定义的参数变量，可以通过Unity的面板调节

  Properties
    {
    
        _MainTex ("Texture", 2D) = "white" {
    }
    }

定义的形式主要为
_Name (“Display Name”,Type) = Default Value
Type类型又包括：
Color颜色
Int整数
Float浮点数
Vector四维数
2D纹理
3D纹理
Cube立方体纹理

SubShader类似渲染的列表，可以为渲染提供多种画质选择
Tags:设置特殊的渲染方式，如对透明物体、半透明物体的渲染
LOD:设置渲染的细节控制，处理是针对设备性能进行处理，可以先不管

  SubShader
    {
    
        Tags {
     "RenderType"="Opaque" }
        LOD 100

Pass块，所有的渲染都在这里进行，从CGPROGRAM开始，ENDCG结束
一般来说，可以有多个Pass

      Pass
        {
    
        CGPROGRAM
        ENDCG

		}

#pragma vertex/fragment name 分别是对顶点着色器和片元着色器的命名
定义好了顶点着色器和片元着色器，就需要对而这进行处理，
具体细节看代码中的注释

     CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag
            //引入UnityCG
            #include "UnityCG.cginc"
			
            struct appdata
            {
    
                float4 vertex : POSITION;
                float2 uv : TEXCOORD0;
            };

            struct v2f
            {
    
                float2 uv : TEXCOORD0;
                UNITY_FOG_COORDS(1)
                float4 vertex : SV_POSITION;
            };

            sampler2D _MainTex;
            float4 _MainTex_ST;
			//几何阶段的顶点着色器处理，需要输入一个应用阶段的数据appdata，即点线面等信息
			//输入之后处理，返回一个片元着色器要是用到的数据v2f
            v2f vert (appdata v)
            {
    
                v2f o;
                o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
                o.uv = TRANSFORM_TEX(v.uv, _MainTex);
                UNITY_TRANSFER_FOG(o,o.vertex);
                return o;
            }
			//光栅化阶段，输入一个需要光栅化处理的结构体v2f,返回颜色信息
            fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
            {
    
                // sample the texture
                fixed4 col = tex2D(_MainTex, i.uv);
                // apply fog
                UNITY_APPLY_FOG(i.fogCoord, col);
                return col;
            }
            ENDCG

上面的阶段，总结起来就是：
vert处理了点的信息
frag把点的信息进行处理输出颜色
里面具体的细节先不去了解，下一节我们来编写自己的代码