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Unity3D Built-in
Shader
详解一
Unity3D
的
Shader
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
< br>Unity
文档里面的
Shader
，
都是指用
ShaderLab
编
写的代码）
然后我们来看下
Unit
y3D
自
带
的
60
多个
Shader
。
这
些
Shader
被
分为五
个大
类：<
/p>
Normal,Transparent,Transparent
Cutout,Self-llluminated,Reflective
。由于数量比较多，将分几个篇幅一一介绍。
(
一
)
Normal
Shader
Family
这个家族一共
9
个
Shader
，
都
是针对不透明的对象的。
(1)
Vertex-
Lit
：
最简单的一种
Shader
之一，所有照射在该物体上的光在一个
Pass
里面渲染完，光源只在顶点计算。
所以不会有任何基于
像素渲染得效果，比如说：
normal mapping,light cookie
s
和
shadows.
这个
shader
对模型的剖分（将一个物体从几何描述变为多边形表示的过程
）非常敏感，如果你将一个点
光源放在很靠近一个立方体的一个顶点那里，并且对立方体
使用这个
shader
，光源只会在角落计算。
基于像素光照的
shader
对剖分没有要求，在表现
圆形高光上效果也很好。如果上述情况时你想要的
效果，
你可以
考虑使用一个基于像素光照的
shader
或者增加模型的剖分
。
（增加顶点数）
总的来说，
这个
shader
的渲染代价比较小。这个<
/p>
shader
包含了
2
< br>个
subshader
，分别对应可编成管线和固定管<
/p>
线。是所有硬件都支持的一个最基本的
shader
。如果设备支持可编成管线，那使用可编成管线的
subshader
，否则使用固定管线的。
(2)
Diffuse
：
Diffuse
基
于一个简单的光照模型
-Lambertian
，光照强度随着
物体表面和光入射角
夹角的减小而减小
(
即光垂直于表面时强度最大
)
。
光照
的强度只和该角度有关系，
和摄像机无关。由
于这是一个基于像
素光照的
shader
，
因此他有这类
shader
的优势，
同时他需要设备
支持可编程管线，
如果设备不支持，则自动使用
Vertex-
Lit
这个
Shader
。
总的来说，这个
shader
< br>渲染代价比较小。
(3)
Specular
Specular
使用和
Diffu
se
相同的光照模型，但是添加了一个和观察角度相关的反射高
光。这个被称为
Blinn-Phong
光照模型。他包含了一
个反射强光，
这个反射高光物体表面角度，
光的
入射角度以及观察者角度都有关系。
这种高光计算方法实际上是对实时光源模糊
反射的一种具有可行
性的模拟。模糊的等级通过
inspect
or
里面
Shininess
这个变量
控制。
主纹理的
alpha
通道被用来
当作
Specular
Map
来使用（有时候也称
gloss map
）
,
它定义了物体的反光率。纹理中
< br>alpha
里面全
黑
的部分将完全不反光（即反光率为
0%
）。
而全白的的部分反光率为
100%
。这个<
/p>
Map
在你的物体在
不同的部分有不同的
反光率的时候非常有用。比如说，
锈迹斑斑的金属会反光率低，而磨光的金属反
光率比较高。口红的反光率比皮肤高，而皮肤的反光率比棉质衣服高。一个精心制作的
Specular
Map
将会让玩家身临其境。
如果目标设备不支持可编程管线，则自动使用
Vertex-Lit
这个
Shader
。
这
个
shader
的渲染
代价会比较大。
(4)Bumped Diffuse
同
Diffuse Shader
一样
，这个
Shader
基于
Lamber
tian
光照模型，同时使用了
normal
mapping
技术来增加物体表面细节。
相对于通过
增加剖分来表现物体表面细节的方式，
normal
mapp
ing
并不改变物体的形状，
而是使用一张称为
Normal
Map
的特殊纹理来达到这种效果。<
/p>
在
normal
map
中，每个象素的颜色代表了该像素所在物体表面的法线，然后通过这个法线（而不是通过物体模
型计算而来的法线）来计算光照。可以说
Normal Map
在计算光照的过程中“高效地修改”了整个模
型。
如何创建
Normal maps
：你可以通过导入一张普通的灰度图（白色表示凸起，黑色表示凹进）
Unity
会自动将它转换为
Normal
Map
。
技术细节：
这里使用
Normal
map
是一种“Tangent
space
Normal
Map”，
Tangent space
（正切空间）是一个跟随模型物体表面的空间。在这个空间中，
z
轴始终从表
面指向外面。
Tangent space
Normal Map
相对于另一种被称为“Object space Normal
Map”来说有
点复杂，但是他有一些优势。
1
）可以使用在各种奇形怪状的表面
2
）便于在同一物
体不同区域或者
不同物体间复用
具体关于
Tangent Space Normal
Map
和
Object Space Normal
Map
的区别，下次再
讲。
如果调用这个
shader
失败，
则会调用
Diffuse
这个
shader
，
一般而言，
该
shader
渲染代价低。
(5)
Bumped
Specular
和
Specula
r
一样的光照模型，
相比
Specul
ar
而言，
它使用一张
Tangent
Space
Normal Map
来
描述物体表面法向量的变化，来增加物体细节。（关于
normal
map
具体见
Bumpped
Dif
fuse
）如果调用失败，则使用
Specular
这个
shader
，一般而言，这个
shader
的渲染代价会比较
大。
(6) Parallax Diffuse
Parallax Normal
mapped
与传统的
normal mapped
一样，但是对“深度”的
模拟更佳。额外的深度效果是通过
Height
Map
（高度图）来实现的。
Height
Map
在
Normal map
的
alpha
通道里面保存。全黑表示么有高度，而白色表示有高度。
通常这用来表现石头或者砖块间的裂
缝。
Parallax
mapping
的技术很简单，因此会有些人工痕迹或者不太正常的效果出现。尤其是，
急
剧陡峭的高低转换在高度图里面应该避免。在
inspect
or
里面调整
height
数值来调整
高度的范围，
有时候会造成物体不真实，
凌乱的情况。
因此建议使用高度变化平缓的高度图或者将高度数值设置比
较低，让表面
看起来比较平缓。
这个
shader
的渲染代价相比
bumped diffuse
而言更大。如果调用
这个
Shader
失败，则自动使用
Bumped
Diffuse
。
(7) Parallax Specular
与
Bumped
Spcular
相比，增加了一张
Height
Map
来描述深度细节。关于
Height
Map
，见
parallax
Diffuse
。如果调用失败，则调用
Bumped Spe
cular
这个
Shader
。
(8) Decal
这个
Shade
r
在
unity
文档里面的描述和
Unity3.0
有明显的实现区别，文档由于比较老，
07
年写的，官网下的
Built-in
Shader
里面，
decal
是使用可编程管线实现的，就是说，如果你的机
器不支持可编程管线，
会使用
diffuse
，
因为
diffuse
也不需要可编程管线，
所以只能使用
vertex-lit
。
这个
Shader
除了主纹理之外，
< br>这个
Shader
还是用了第二张纹理用来描述细节。<
/p>
第二张用来
Decal(
贴
花
)
的纹理使用
alpha
通道来确定是否覆盖主纹理。贴花用的纹理只是对主纹理的补充。比如说你有
一个砖砌的墙壁，
你可以使用一个砖块的纹理作为主纹理，
然后使用带有
alpha
通道的
Decal
纹理在
墙壁的不同地方涂鸦。
(9) Diffuse Detail
这是一个普通的
diffuse shader
加上一些额外数据的
shader
。它允许你定义
第二张纹理，称为
Detail
Text
ure
。当
camera
靠近的时候，
Detail
Texture
逐渐显
示出来，一般用
于地形。比如说，当你使用一张低分辨率的纹理拉升到整个地形上的时候
。随着
camera
逐渐拉近，
低分辨
率的纹理开始模糊，这不是我们想要的效果。为了避免这个效果，创建一张
Detail
纹理会将
地形
tile
化。在这种模式下，随着
camera
逐渐拉近，额外
的细节将会出现以避免出现模糊的效果。
Detail
纹理是覆盖在主纹理上面的。
Detail
纹理中深色的部分将会使得主纹理变深，而淡色的部分
将会使主纹理变亮，
Detail
纹理通常是浅灰色。
(
与
Decal
里面
Decal
纹理不同的是，
Decal
纹理是
RGBA
，通过
alpha
控制
Decal
Texture
与
Main Texture
< br>的融合，而
Detail
的纹理是
RGB
，直接是两
张纹理的
rgb<
/p>
通道分别相乘再
*2
，
< br>就是说，
Detail
纹理中颜色数值
< br> =
0.5
不会改变主纹理颜色，
>0.5
会变亮，
<0.5
加深<
/p>
)
Unity Built-in
Shader
详解二
这次主要讨论<
/p>
Unity
自带的
Shader
中
Transparent Shader Family
这个家族的
Shader
一共
7
种
，
原理和类型与
Normal
中的上差
不多，
只不过这些
Shader
是用<
/p>
在半透明或者全透明的物体上面的。
他们的主纹理接受
RGBA4
个通道。
如果你的模型一部分是半透明
，
一部分是不透明的。请分开使用两张材质，半透明的材质这个家族的
< br>Shader
。这个家族的
Shader
的
内容和
Normal
中同名
的几乎一样，只是添加了半透明效果，因此不再做重复介绍。
通过读取纹理中的
al
pha
值，
这个
Transparen
t
家族的
shader
可以让模型变成
半透明或者全
透明的。在
alpha
中
，
0
表示全透明，
255
表示全白。如果你的主纹理不包含
alpha
通道，
那么这个
物体将会变成不透明的。
在游戏中使用半透明的物体是比较有技巧性的，
因为他们经常会导致排序问题。比如说，如
果你透过两个窗口观察物体，
发觉物体很异样，
恭喜你，你正在经历着每个人都会遇到的使用半透明
对象的问题。
一条具有普遍性的规则是：
有些时
候一个半透明的对象会很诡异的绘制在另外一些对象
前面，尤其当这些对象是互相交叉的
，
或者一个把另一个包围的抑或是。为此，当你需要半透明对象
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