unity Shader 帮助手册

Unity Shader是Unity3D引擎中用于控制游戏图形表现的核心组件，它允许开发者自定义渲染流程，实现各种酷炫的视觉效果。本手册针对Unity Shader初学者，旨在提供全面且深入的知识点，帮助读者快速掌握Shader的编写技巧。 一、基础概念 1. Shader：Shader是一种程序，用于告诉GPU如何处理每个像素或顶点。在Unity中，Shader主要用于控制物体表面的光照、颜色和纹理等视觉特性。 2. Surface Shader：Unity特有的表面着色器，简化了着色器的编写，适用于处理复杂的光照模型，将顶点着色和片段着色合并在一起。 3. Vertex Shader：处理顶点数据，如位置、法线和纹理坐标。 4. Fragment Shader：也称为像素着色器，处理每个像素的颜色。 二、Shader语言：CG/HLSL Unity中Shader主要使用基于Cg的HLSL语言编写。HLSL（High-Level Shader Language）是DirectX中的着色器语言，但在Unity中被广泛使用。 三、ShaderLab语法 Unity使用ShaderLab语法定义Shader和Pass。ShaderLab是一种高级语言，它提供了方便的方式来描述Shader的行为，包括SubShader、Tags、Pass等结构。 四、Shader结构 1. SubShader：Shader的主要部分，包含一系列可能的渲染尝试，Unity会按顺序尝试每个SubShader，直到找到能工作的。 2. Pass：每个SubShader内部可以有多个Pass，每个Pass代表一种渲染操作，例如阴影投射、主渲染等。 3. Tags：用于标记Pass，比如设置渲染队列，控制是否参与光照计算等。 五、光照模型 1. Lambert：环境光模型，基于物体表面与光源之间的入射角来计算反射光，适用于漫反射。 2. Blinn-Phong：改进的Lambert模型，引入了半向量概念，更真实地模拟镜面高光。 3. PBR（Physically Based Rendering）：基于物理的渲染，考虑了材质的物理属性，如金属度、粗糙度、镜面反射等，更加真实。 六、纹理与颜色 1. Albedo：表示物体表面的基本颜色。 2. Normal Map：法线贴图，用来模拟表面的微小凹凸，增加细节感。 3. Specular Map：高光贴图，定义物体表面的镜面反射区域。 4. Metallic/Roughness Map：金属度和粗糙度贴图，用于PBR光照模型。 七、动画与特效 1. Time变量：可用于创建时间相关的动画效果。 2. UV动画：通过改变UV坐标实现纹理动画。 3. Tessellation：细分曲面，提高模型的细节层次。 4. Post-processing Stack：后处理堆栈，用于实现各种视觉特效，如景深、色调映射、动态模糊等。 八、Shader Graph Unity提供的可视化Shader编辑工具，允许开发者通过拖拽节点构建Shader逻辑，降低了Shader编程的门槛。 九、实例应用 1. 实时光照追踪：模拟光线在场景中的真实行为，提升画面质量。 2. 模拟水体效果：通过法线映射和切线空间实现水面波纹和反射。 3. 动态雾效：基于距离和颜色的雾效，增强场景深度感。 4. 粒子系统与Shader结合：实现粒子碰撞、融合等复杂效果。 Unity Shader是创造游戏视觉魅力的关键，理解并掌握Shader的编写，能让你在Unity3D开发中实现更多创新和独特的视觉效果。通过深入学习本手册，初学者将逐步熟悉Shader的各个方面，并能应用于实际项目中。