Unity Shader结构

基础结构

Shader "ShaderName"{
	Properties{
		// 属性
	}
	SubShader{
		// 显卡A使用的子着色器
	}
	SubShader{
		// 显卡B使用的子着色器
	}
	Fallback "VertexLit"
}

Shader的名字

每个Unity Shader文件的第一行都需要通过Shader语义来指定该Unity Shader的名字。当为材质选择使用的Unity Shader时，这些名称就会出现在材质面板的下拉列表里。通过在字符串中添加斜杠，可以控制Unity Shader在材质面板中出现的位置。如：

Shder "Custom/MyShader" { }

那么这个Unity Shader在材质面板中的位置就是：Shader -> Custom -> MyShader。

Properties属性

Properties语义块中包含了一系列属性，这些属性将会出现在材质面板中。

Properties语义块的定义通常如下：

Properties{
	Name ("display name", PropertyType) = DefaultValue
	Name ("display name", PropertyType) = DefaultValue
	// 更多属性
}

Name：属性的名字，通过由一个下划线开始；
display name：出现在材质面板上的名字；
PropertyType：属性类型，常见的属性类型见下表；
DefaultValue：属性默认值。

属性类型	默认值的定义语法	例子
Int	number	_Int (“Int”, Int) = 2
Float	number	_Float (“Float”, Float) = 1.5
Range(min, max)	number	_Range (“Range”, Range(0.0, 5.0)) = 3.0
Color	(number,number,number,number)	_Color (“Color”, Color) = (1,1,1,1)
Vector	(number,number,number,number)	_Vector (“Vector”, Vector) = (2,3,6,1)
2D	“defaulttexture” {}	_2D (“2D”, 2D) = “” {}
Cube	“defaulttexture” {}	_Cube (“Cube”, Cube) = “white” {}
3D	“defaulttexture” {}	_3D (“3D”, 3D) = “black” {}

SubShader

每一个Unity Shader文件可以包含多个SubShader语义块，但最少要有一个。当Unity需要加载这个Unity Shader时，Unity会扫描所有的SubShader语义块，然后选择第一个能够在目标平台上运行的SubShader。如果都不支持的话，Unity就会使用Fallback语义指定的Unity Shader。

SubShader语义块中包含的定义通常如下：

SubShader{
	// 可选的
	[Tags]
	
	// 可选的
	[RenderSetup]
	
	Pass{
	}
	// Other Passes
}

状态[RenderSetup]和标签[Tags]可以在SubShader中声明，也可以在Pass声明，不同的是，SubShader中的一些标签设置是特定的，即这些标签设置和Pass中使用的标签是不一样的。

状态设置

下表给出了ShaderLab中常见的渲染状态设置选项。

状态名称	设置指令	解释
Cull	Cull Back \| Front \| Off	设置剔除模式：剔除背面/正面/关闭剔除
ZTest	ZTest Less Greater \| LEqual \| GEqual \| Equal \| NotEqual \| Always	设置深度测试时使用的函数
ZWrite	ZWrite On \| Off	开启/关闭深度写入
Blend	Blend SrcFactor DstFactor	开启并设置混合模式

SubShader标签

SubShader的标签是一个键值对，它的键和值都是字符串类型。它们用来告诉渲染引擎：我们希望怎样以及何时渲染这个对象。

标签的结构如下：

Tags { "TagName1" = "Value1" "TagName2" = "Value2" }

SubShader的标签块支持的标签类型如下表所示：

标签类型	说明	例子
Queue	控制渲染顺序，指定该物体属于哪一个渲染队列	Tags { “Queue” = “Transparent” }
RenderType	对着色器进行分类	Tags { “RenderType” = “Opaque” }
DisableBatching	直接指明是否对该SubShader使用批处理	Tags { “DisableBatching” = “True” }
ForceNoShadowCasting	控制使用该SubShader的物体是否会投射阴影	Tags { “ForceNoShadowCasting” = “True” }
IgnoreProjector	如果该标签值为True，那么使用该SubShader的物体将不会受Projector的影响（通常用于半透明物体）	Tags { “IgnoreProjector” = “True” }
CanUseSpriteAtlas	当该SubShader是用于精灵时，将该标签设为False	Tags { “CanUseSpriteAtlas” = “False” }
PreviewType	指明材质面板将如何预览该材质（默认将显示为一个球形）	Tags { “PreviewType” = “Plane” }

上述标签仅可以在SubShader中声明，而不可以在Pass块中声明。

### Pass语义块

Pass语义块包含的语义如下：

Pass{
	[Name]
	[Tags]
	[RenderSetup]
	// Other code
}

Name：名称
RenderSetup：渲染状态。SubShader的渲染状态同样适用于Pass，此外，在Pass中还可以使用固定管线的着色器命令。
Tags：标签。不同于SubShader的标签。这些标签也是用于告诉渲染引擎我们希望怎样来渲染该物体。

标签类型	说明	例子
LightMode	定义该Pass在Unity的渲染流水线中的角色	Tags { “LightMode” = “ForwardBase” }
RequireOptions	用于指定当满足某些条件时才渲染该Pass	Tags { “RequireOptions” = “SoftVegetation” }

除了上面普通的Pass定义外，Unity Shader还支持一些特殊的Pass，以便进行代码复用或实现更复杂的效果。

UsePass：可以使用该命令来复用其他Unity Shader中的Pass；
GrabPass：该Pass负责抓取屏幕并将结果存储在一张纹理中，以用于后续的Pass处理。

Fallback

紧跟在各个SubShader语义块后面的，可以是一个Fallback指令，用于以上SubShader均不可运行的情况。

Fallback的语义如下：

Fallback "name"
// 或者
Fallback Off

Unity Shader形式

在Unity中，我们可以使用下面3种形式来编写Unity Shader。

而不管使用哪种形式，真正意义上的Shader代码都需要包含在ShaderLab语义块中，如下所示：

Shader "MyShader"{
	Properties{
		// 所需的各种属性
	}
	SubShader{
		// 真正意义上的Shader代码会出现在这里
		// 表面着色器（Surface Shader）或者
		// 顶点/片元着色器（Vertex/Fragment Shader）或者
		// 固定函数着色器（Fixed Function Shader）
	}
	SubShader{
		// 和上一个SubShader类似
	}
}

表面着色器

表面着色器被定义在SubShader语义块中的CGPROGRAM和ENDCG之间。

顶点/片元着色器

顶点/片元着色器被定义在Pass语义块中的CGPROGRAM和ENDCG之间。

固定函数着色器

固定函数着色器被定义在Pass语义块中，这些着色器往往只能完成一些非常简单的效果。

扩展阅读：

Unity官方文档：Unity官方文档

Unity简单的着色器编写教程：教程1，教程2

NVIDIA的Cg系列教程：Cg系列教程

Unity Shader