Unity | Shader基础知识(第十三集：编写内置着色器阶段总结和表面着色器的补充介绍)

news2024/9/23 21:19:36

前言

一、表面着色器的补充介绍

二、案例viewDir详解

1.viewDir是什么

2.viewDir的作用

3.使用viewDir写shader

前言

注意观察的小伙伴会发现，这组教程前半部分我们在编写着色器的时候，用的是顶点着色器和片元着色器的组合。

SubShader
    {
            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert      //顶点着色器
            #pragma fragment frag    //片元着色器
 
            #include"UnityCG.cginc"
 
            //顶点着色器方法
            appdata_base vert(appdata_base v)
            {
            return v;
            }
             
            //片元着色器方法
            float4 frag(appdata_base v):SV_TARGET
            {
            }
            ENDCG
    }

最近的两个教程，用的是表面着色器。

    SubShader
    {
        CGPROGRAM
        #pragma surface surf Standard
        //给表面着色器配的输入结构体
        struct Input
        {

        }; 
        //表面着色器
        void surf (Input IN, inout SurfaceOutputStandard o)
        {

        }
        ENDCG
    }

以上就是内置着色器最常用的两种自定义组合。

如果你还发现了，表面着色器会比顶点着色器用起来简单一点。

unity官方也是这么说的：表面着色器是一种代码生成方法，与使用低级顶点/像素着色器程序顶点/像素着色器程序相比，可以更轻松地编写光照着色器。

一、表面着色器的补充介绍

前面写的表面着色器，都是从Unity的资源里拿东西，然后直接输出出去，其实，表面着色器本身，也提供了一些可以让你取用的数据。

以下是官方说明，我知道你们可能看不懂，你们可以随便逛逛，现在知道有这么个东西先。

        struct Input
        {
            float3 viewDir      //包含视图方向，用于计算视差效果、边缘光照等等。
            具有 COLOR 语义的 float4 - 包含插值的每顶点颜色。
            float4 screenPos    //包含反射或屏幕空间效果的屏幕空间位置。请注意，这不适合 GrabPass；您需要使用 ComputeGrabScreenPos 函数自己计算自定义 UV。
            float3 worldPos     //包含世界空间位置。
            float3 worldRefl    //在_表面着色器不写入 o.Normal_ 的情况下，包含世界反射矢量。有关示例，请参阅反光漫射 (Reflect-Diffuse) 着色器。
            float3 worldNormal  // 在_表面着色器不写入 o.Normal_ 的情况下，包含世界法线矢量。
            float3 worldRefl;   // INTERNAL_DATA - 在_表面着色器写入 o.Normal_ 的情况下，包含世界反射矢量。要获得基于每像素法线贴图的反射矢量，请使用 WorldReflectionVector (IN, o.Normal)。有关示例，请参阅反光凹凸 (Reflect-Bumped) 着色器。
            float3 worldNormal; // INTERNAL_DATA - 在_表面着色器写入 o.Normal_ 的情况下，包含世界法线矢量。要获得基于每像素法线贴图的法线矢量，请使用 WorldNormalVector (IN, o.Normal)。
        };

这里需要学到的知识点是，不同于顶点着色器需要用语义去获取数据，表面着色器当你创建了对应的Input结构体，就可以直接获取到一些数据。当你看见写“包含”，就说明，你满足他的条件以后，这个数就是直接有数据的，如果没有条件，就是写在Input里就直接有数据。

二、案例viewDir详解

这次就讲一个viewDir，这个比较常用。

数学知识部分，我就直接略过，如果没太懂，到时候查阅这文章就可以了。

Unity | Shader基础知识番外（向量数学知识速成）_shader 叉乘-CSDN博客

1.viewDir是什么

viewDir的直接翻译是视图直线，可以暂时理解为射到人眼中的向量（如图1所示）。

图中的小女孩，如果把眼睛转个方向，就看不见书本了。眼睛看见的那个方向的向量，就是视图viewDir。

2.viewDir的作用

如果我们想写一个球，你面对它的时候才能看见它的颜色，否则看不见。（如图2所示）

3.使用viewDir写shader

viewDir是一个向量，当它和法线向量点乘时：

答案>0 在该点的正对面

答案=0 和该点成90度

答案<0 和该点大于90度（在这个情况下，一般就是看不见了）

Shader "Custom/009"
{
    Properties
    {
    //放图片进入
    _MainTex("MainTex",2D)="white"{} 
    }

    SubShader
    {

    CGPROGRAM
    #pragma surface surf Lambert

    sampler2D _MainTex;

    struct Input
    {
        float2 uv_MainTex;
        //直接获取viewDir
        float3 viewDir;
    };

    void surf(Input IN,inout SurfaceOutput o)
    {
                    //点乘在shader里的写法
        half dotp =dot(IN.viewDir,o.Normal);
                                               //如果大于0才会显示颜色，否则是黑色
        o.Albedo =tex2D(_MainTex,IN.uv_MainTex).rgb*dotp;
    }

    ENDCG
    }
}