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作者：毛星云（淺墨）?? ?微博：http://weibo.com/u/1723155442

郵箱：?happylifemxy@163.com

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本篇文章中，我們學(xué)習(xí)了Unity Shader的基本寫(xiě)法框架，以及學(xué)習(xí)了Shader中Properties（屬性）的詳細(xì)寫(xiě)法，光照、材質(zhì)與顏色的具體寫(xiě)法。寫(xiě)了6個(gè)Shader作為本文Shader講解的實(shí)戰(zhàn)內(nèi)容，最后創(chuàng)建了一個(gè)逼真的暴風(fēng)雪場(chǎng)景進(jìn)行了Shader的測(cè)試。依舊是國(guó)際慣例先上本文配套程序的截圖。

先是一張遠(yuǎn)眺圖：

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淺墨在場(chǎng)景中放置了一個(gè)自動(dòng)旋轉(zhuǎn)的劍陣，瞬間武俠氣息爆棚：

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來(lái)一張近距離：

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看到銀白色的世界漫天飛雪，劍陣列為圈旋轉(zhuǎn)，有沒(méi)有雪山飛狐的即視感呢？

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需要說(shuō)明的是，由于CSDN的圖片上傳限制2Mb，這樣畫(huà)質(zhì)的場(chǎng)景做成GIF上傳不了。而靜態(tài)的圖片沒(méi)有動(dòng)態(tài)的表現(xiàn)力，感受不到風(fēng)雪吹到自己身上的那種刺骨的感覺(jué)，所以在這里貼出的圖，表現(xiàn)力已經(jīng)是大打則扣了，而音效和背景音樂(lè)更是聽(tīng)不了，表現(xiàn)力就更是不如親自運(yùn)行了，所以淺墨推薦感興趣的同學(xué)可以下載此場(chǎng)景的exe自己運(yùn)行玩耍，賞玩。且此場(chǎng)景有些龐大，徒步走估計(jì)5分鐘才能走到場(chǎng)景邊界。Please enjoy~

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點(diǎn)擊這里，下載此“雪山飛狐”場(chǎng)景的exe。

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另外提醒，場(chǎng)景unity源文件和源代碼在末尾提供下載。

OK，我們正式開(kāi)始。

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一、一些基本概念認(rèn)知

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1.1 Shader和Material的基本概念認(rèn)知

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先引用一段文字，闡述Shader和Material的基本關(guān)系：

“Shader（著色器）實(shí)際上就是一小段程序，它負(fù)責(zé)將輸入的Mesh（網(wǎng)格）以指定的方式和輸入的貼圖或者顏色等組合作用，然后輸出。繪圖單元可以依據(jù)這個(gè)輸出來(lái)將圖像繪制到屏幕上。輸入的貼圖或者顏色等，加上對(duì)應(yīng)的Shader，以及對(duì)Shader的特定的參數(shù)設(shè)置，將這些內(nèi)容（Shader及輸入?yún)?shù)）打包存儲(chǔ)在一起，得到的就是一個(gè)Material（材質(zhì)）。之后，我們便可以將材質(zhì)賦予合適的renderer（渲染器）來(lái)進(jìn)行渲染（輸出）了。

所以說(shuō)Shader并沒(méi)有什么特別神奇的，它只是一段規(guī)定好輸入（顏色，貼圖等）和輸出（渲染器能夠讀懂的點(diǎn)和顏色的對(duì)應(yīng)關(guān)系）的程序。而Shader開(kāi)發(fā)者要做的就是根據(jù)輸入，進(jìn)行計(jì)算變換，產(chǎn)生輸出而已。“

這段文字出自《貓都能學(xué)會(huì)的Unity3D Shader入門(mén)指南（一）》，是比較好的Unity Shader的入門(mén)文章，可惜只寫(xiě)了兩篇，后面就沒(méi)有繼續(xù)了。淺墨在文章開(kāi)頭懶得寫(xiě)了，就講這句引用了過(guò)來(lái)。

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1.2 背景知識(shí)說(shuō)明

在這里需要說(shuō)明，學(xué)習(xí)Unity中的Shader編程，最好是之前對(duì)OpenGL或Direct3D的渲染狀態(tài)等相關(guān)知識(shí)有一個(gè)基本的了解。如果之前沒(méi)有太接觸過(guò)這方面的知識(shí)，可以看看淺墨寫(xiě)的DirectX相關(guān)的教程。而需要大量惡補(bǔ)提升圖形編程功力的童鞋，可以在NVIDIA和AMD開(kāi)發(fā)者網(wǎng)站上可以找一些著色器教程和文檔來(lái)啃啃。

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對(duì)于本期的光照和材質(zhì)，需要的背景知識(shí)可以看淺墨之前寫(xiě)的這篇以DirectX為載體的光照和材質(zhì)導(dǎo)論式的文章：

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《【Visual C++】游戲開(kāi)發(fā)筆記四十 淺墨DirectX教程之八 繪制真實(shí)質(zhì)感的三維世界：光照與材質(zhì)專(zhuān)場(chǎng)》

如果對(duì)其中的C++&DirectX的代碼不太熟悉的話，沒(méi)關(guān)系。看看概念，了解個(gè)大概就可以了。

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二、 Unity中Shader的三種基本類(lèi)型

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我們知道，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的中渲染管線一般可以分為兩種類(lèi)型：

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1.固定功能渲染管線(fixed-functionrendering pipelines)

2.可編程渲染管線(programmablerendering pipelines)

按這樣的分類(lèi)思路，在Unity中，Shader便可以分成如下三種基本類(lèi)型：

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1.固定功能著色器（Fixed Function Shader）

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2.表面著色器（Surface Shader）

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3.頂點(diǎn)著色器&片段著色器 （Vertex Shader & Fragment Shader）

顧名思義，其中的固定功能著色器便是我們所說(shuō)的固定功能渲染管線(fixed-functionrendering pipelines)的具體表現(xiàn)，而表面著色器、頂點(diǎn)著色器以及片段著色器便屬于可編程渲染管線。下面分別對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。

2.1 關(guān)于固定功能著色器

這里的固定功能著色器可以說(shuō)是Unity為Shader的書(shū)寫(xiě)自帶的一層殼，Unity已經(jīng)在內(nèi)部為我們做了大量的工作，我們只要稍微記住一些關(guān)鍵字、一些規(guī)范就可以實(shí)現(xiàn)出很多不錯(cuò)的效果。固定功能著色器是我們初學(xué)Unity Shader的最近幾篇文章中的主要學(xué)習(xí)對(duì)象。而后面的表面著色器、頂點(diǎn)著色器以及片段著色器就是在固定功能著色器的基礎(chǔ)上嵌套了CG語(yǔ)言的代碼而成的更加復(fù)雜的著色器。我們來(lái)看看他們的一些基本概念。

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2.2 關(guān)于表面著色器

表面著色器（Surface Shader）這個(gè)概念更多的只是在Unity中聽(tīng)說(shuō)，可以說(shuō)是Unity自己發(fā)揚(yáng)光大的一項(xiàng)使Shader的書(shū)寫(xiě)門(mén)檻降低和更易用的技術(shù)。我們會(huì)在接下來(lái)的學(xué)習(xí)中逐漸意識(shí)到Unity是如何為我們把Shader的復(fù)雜性包裝起來(lái)，使其書(shū)寫(xiě)的過(guò)程更便捷和易用的。

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2.3 關(guān)于頂點(diǎn)著色器和片段著色器

研究過(guò)Direct3D和OpenGL著色器編程的童鞋們一定對(duì)這兩者不陌生。我們來(lái)簡(jiǎn)單介紹一下他們的用途。

頂點(diǎn)著色器：產(chǎn)生紋理坐標(biāo)，顏色，點(diǎn)大小，霧坐標(biāo)，然后把它們傳遞給裁剪階段。

片段著色器：進(jìn)行紋理查找，決定什么時(shí)候執(zhí)行紋理查找，是否進(jìn)行紋理查找，及把什么作為紋理坐標(biāo)

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2.4 如何區(qū)分Unity中的Shader類(lèi)型

在Unity中想要區(qū)分他們很簡(jiǎn)單。后面熟悉了自然知道。在這里淺墨先劇透一下：

• 沒(méi)有嵌套CG語(yǔ)言，也就是代碼段中沒(méi)有CGPROGARAM和ENDCG關(guān)鍵字的，就是固定功能著色器。
• 嵌套了CG語(yǔ)言，代碼段中有surf函數(shù)的，就是表面著色器。
• 嵌套了CG語(yǔ)言，代碼段中有#pragma vertex name和? #pragma fragment frag聲明的，就是頂點(diǎn)著色器&片段著色器。

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三、Unity中將Shader賦給Material的兩種方法

在Unity中將Shader賦給Material使用的兩種方法。

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【方法一】直接將Shader拖拽到Material之上。這種方法我們上篇文章中已經(jīng)多次講到，也就是這樣：

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【方法二】在Material的Inspector面板中選擇。

Unity中內(nèi)建的Shader都是通過(guò)這種方式來(lái)讓Material使用的。在Material的Inspector中，其名字下方的Shader欄中選擇。可以發(fā)現(xiàn)Unity已經(jīng)為我們準(zhǔn)備好了很多種不同的Shader，基本可以滿足居家旅行的需求了。

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而對(duì)于我們自己新寫(xiě)的Shader，也會(huì)在這個(gè)菜單欄中顯示出來(lái)。細(xì)心的朋友們看上圖的時(shí)候，肯定就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了。

這里選擇的菜單取決于我們Shader中定義Shader的第一行代碼時(shí)緊接著Shader關(guān)鍵字的引號(hào)“”里面的書(shū)寫(xiě)方式：

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四、Unity 中Shader的基本框架

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因?yàn)橹鞔a可以說(shuō)專(zhuān)用性非常強(qiáng)，因此Shader的設(shè)計(jì)者人為地規(guī)定了它的基本結(jié)構(gòu)。而Unity中Shader整體的框架寫(xiě)法可以用如下的形式來(lái)概括：

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Shader "name" { [Properties] SubShaders[Fallback] }

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也就是說(shuō)，Unity中所有著色器都是由Shader關(guān)鍵字開(kāi)始，隨后的字符串表示著色器的名字。這個(gè)名字會(huì)顯示在Inspector檢視面板中。所有用于這個(gè)著色器的代碼必須放置在之后的大括號(hào)中：{ }（稱(chēng)為“塊”）。ps：該名字應(yīng)該是短且描述性的文字。它并不需要和shader文件名相同。而想要把著色器加入到Unity的子菜單里，名字需要用斜線(/)。例如：淺墨Shader編程/TheFirstShader就是一個(gè)名叫TheFirstShader的著色器，而這個(gè)著色器位于“淺墨Shader編程”的子菜單下。這樣，我們就可以在Shader后面緊跟著的引號(hào)中用“/”來(lái)構(gòu)造出子二級(jí)甚至多級(jí)的子菜單來(lái)，方便了后面Shader寫(xiě)多了時(shí)候的合理分類(lèi),不至于太亂。

OK，我們繼續(xù)講。有圖有真相，Shader整體的框架寫(xiě)法用圖來(lái)說(shuō)就是這樣：

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看圖可以知道，首先是一些屬性定義，用來(lái)指定這段代碼將有哪些輸入。接下來(lái)是一個(gè)或者多個(gè)的子著色器，在實(shí)際運(yùn)行中，哪一個(gè)子著色器被使用是由運(yùn)行的平臺(tái)所決定的。子著色器是代碼的主體，每一個(gè)子著色器中包含一個(gè)或者多個(gè)的Pass。在計(jì)算著色時(shí)，平臺(tái)先選擇最優(yōu)先可以使用的著色器，然后依次運(yùn)行其中的Pass，然后得到輸出的結(jié)果。最后指定一個(gè)Fallback，可譯為“回滾”，俗稱(chēng)備胎，用來(lái)處理所有SubShader都不能運(yùn)行的情況（比如目標(biāo)設(shè)備實(shí)在太老，所有SubShader中都有其不支持的特性，于是只好用備胎了，不然就顯示不出來(lái)）。

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不同的圖形卡有不同的性能，這對(duì)游戲開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)是永恒的問(wèn)題，而這恰恰就是子著色器為什么可以發(fā)光發(fā)熱的原因。若我們開(kāi)發(fā)出了一種使用了當(dāng)前業(yè)界前沿技術(shù)構(gòu)成的Shader，這種Shader目前只有百分之1的牛逼哄哄的顯卡可以支持。

比較明智的做法是，把這套采用最前沿技術(shù)的Shader作為我們眾多SubShader的其中的一員，然后還得準(zhǔn)備一堆Plan B，應(yīng)對(duì)其他硬件上的運(yùn)行。也就是說(shuō)，我們?yōu)樗谕牟捎米钚录夹g(shù)的效果編寫(xiě)一個(gè)子著色器，然后為之前古老的顯卡再編制一些備用的著色器。這些子著色器能選擇使用更低層次的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)我們的效果，或者選擇放棄實(shí)現(xiàn)某些細(xì)節(jié)，確保無(wú)論在什么機(jī)器上跑，都能夠運(yùn)行出正確的效果。雖然這些效果會(huì)有一些細(xì)微的差別，因?yàn)槭褂玫腟ubShader是不一樣的，但卻保證了我們的Shader在任何機(jī)器上都跑得起來(lái)。

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PS:在實(shí)際進(jìn)行表面著色器的開(kāi)發(fā)時(shí)，我們就是直接在SubShader這個(gè)層次上寫(xiě)代碼，系統(tǒng)會(huì)將把我們的代碼編譯成若干個(gè)合適的Pass。

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用一個(gè)實(shí)例代碼來(lái)說(shuō)明吧。

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我們?cè)赑roject面板中右鍵->Create->Shader。新建一個(gè)Shader文件，然后雙擊打開(kāi)，刪掉原先代碼，分分鐘，我們按照上文的講解，對(duì)照著圖示，就可以寫(xiě)出如下框架的Shader代碼來(lái)：

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Shader "淺墨Shader編程/0.Shader框架示例" {//-------------------------------【屬性】-----------------------------------------Properties{//紋理_MainTex("基本紋理",2D)="White"{TexGen ObjectLinear} }//---------------------------------【子著色器1】----------------------------------SubShader{//----------------通道---------------Pass{//設(shè)置紋理為屬性中選擇的紋理SetTexture[_MainTex]{combine texture}}}//---------------------------------【備胎】----------------------------------------//備胎設(shè)為Unity自帶的普通漫反射Fallback" Diffuse " }

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解釋起來(lái)就是：

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1.著色器通過(guò)properties來(lái)可選的定義一個(gè)可通過(guò)材質(zhì)設(shè)定界面來(lái)自定義的列表。具體到上述代碼中寫(xiě)的Properties，就是定義了一個(gè)基本屬性，參數(shù)名叫做_MainTex，在編輯器中顯示的名稱(chēng)叫做“基本紋理”， 且紋理生成模式為ObjectLinear。

2.后面緊跟著核心部分子著色器SubShader，里面的一個(gè)Pass里面設(shè)置了紋理為我們屬性中定義的那個(gè)_ MainTex。

3.添加一句Fallback代碼用于應(yīng)對(duì)我們Shader中的SubShader不能正確運(yùn)行的情況。

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需要注意的是，SubShader在UnityShader的代碼段中必須有且至少有一個(gè)，而properties和fallback對(duì)于追求簡(jiǎn)單的Shader，是可以不寫(xiě)出來(lái)的。而復(fù)雜一點(diǎn)的Shader，當(dāng)然各種properties、fallback什么的肯定都有，甚至有多個(gè)SubShader，而每個(gè)SubShader中又有多個(gè)Pass。

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這個(gè)框架程序我們后面寫(xiě)新的Shader的時(shí)候就可以直接復(fù)制然后粘貼，接著在Properties中添加新的屬性，SubShader中填充新的Pass以及開(kāi)辟新的SubShader就行，就像做填空題一樣。

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五、Properties 屬性相關(guān)內(nèi)容講解

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下面，我們?cè)敿?xì)地來(lái)看一看作為Shader框架中三大組成部分之一的Properties屬性的相關(guān)內(nèi)容。

properties一般定義在著色器的起始部分，我們可以在Shader書(shū)寫(xiě)的時(shí)候定義多種多樣的屬性，而使用Shader的時(shí)候可以直接在材質(zhì)檢視面板(Material Inspector)里編輯這些屬性，取不同的值或者紋理。這可以說(shuō)是Unity貼心&可見(jiàn)即所得的又一體現(xiàn)吧。

以Unity自帶的BasicVertex Lighting 基本頂點(diǎn)光照為例，一張很直觀的圖就是這樣:

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需要注意，Properties塊內(nèi)的語(yǔ)法都是單行的。每個(gè)屬性都是由內(nèi)部名稱(chēng)開(kāi)始，后面括號(hào)中是顯示在檢視面板(Inspector)中的名字和該屬性的類(lèi)型。等號(hào)后邊跟的是默認(rèn)值。

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5.1 Properties屬性 相關(guān)代碼寫(xiě)法列舉

這一小節(jié)我們列舉Unity中Shader的Properties屬性相關(guān)語(yǔ)法參考，可以在需要時(shí)進(jìn)行查閱：

Properties { Property [Property ...] }

定義屬性塊，其中可包含多個(gè)屬性，其定義如下：

name ("display name", Range (min, max)) =number

定義浮點(diǎn)數(shù)屬性，在檢視器中可通過(guò)一個(gè)標(biāo)注最大最小值的滑條來(lái)修改。

name ("display name", Color) =(number,number,number,number)

定義顏色屬性

name ("display name", 2D) = "name" {options }

定義2D紋理屬性

name ("display name", Rect) = "name"{ options }

定義長(zhǎng)方形（非2次方）紋理屬性

name ("display name", Cube) = "name"{ options }

定義立方貼圖紋理屬性

name ("display name", Float) = number

定義浮點(diǎn)數(shù)屬性

name ("display name", Vector) =(number,number,number,number)

定義一個(gè)四元素的容器(相當(dāng)于Vector4)屬性

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5.2 一些細(xì)節(jié)說(shuō)明

• 包含在著色器中的每一個(gè)屬性通過(guò)name索引（在Unity中, 通常使用下劃線來(lái)開(kāi)始一個(gè)著色器屬性的名字）。屬性會(huì)將display name顯示在材質(zhì)檢視器中，還可以通過(guò)在等符號(hào)后為每個(gè)屬性提供缺省值。
• 對(duì)于Range和Float類(lèi)型的屬性只能是單精度值。
• 對(duì)于Color和Vector類(lèi)型的屬性將包含4個(gè)由括號(hào)圍住的數(shù)描述。
• 對(duì)于紋理(2D, Rect, Cube) 缺省值既可以是一個(gè)空字符串也可以是某個(gè)內(nèi)置的缺省紋理："white", "black", "gray" or"bump"
• 隨后在著色器中，屬性值通過(guò)[name]來(lái)訪問(wèn)。

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接著，讓我們看一個(gè)示例，了解屬性Properties的實(shí)際用法：

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Shader "淺墨Shader編程/SimpleWater" {Properties{//properties for water shader//水著色器的屬性_WaveScale("Wave scale", Range (0.02,0.15)) = 0.07 // 滑動(dòng)條_ReflDistort("Reflection distort", Range (0,1.5)) = 0.5_RefrDistort("Refraction distort", Range (0,1.5)) = 0.4_RefrColor("Refraction color", Color) =(.34, .85, .92, 1) // 顏色_ReflectionTex("Environment Reflection", 2D) = "" {} // 紋理_RefractionTex("Environment Refraction", 2D) = "" {}_Fresnel("Fresnel (A) ", 2D) = "" {}_BumpMap("Bumpmap (RGB) ", 2D) = "" {}}//后續(xù)代碼省略 ………}

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5.3 關(guān)于紋理屬性選項(xiàng)

紋理屬性在本文的第一個(gè)示例中就有用到，這里先再貼一遍2D紋理屬性的寫(xiě)法：

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name ("display name", 2D) ="name" { options }

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需要注意的是，包含在紋理屬性的大括號(hào)中的選項(xiàng)Options是可選的。可能的選項(xiàng)有如下：

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TexGen紋理生成類(lèi)型。即紋理的自動(dòng)生成紋理坐標(biāo)時(shí)的模式，可以是ObjectLinear, EyeLinear,SphereMap, CubeReflect, CubeNormal的其中之一;這些模式和OpenGL紋理生成模式相對(duì)應(yīng)。注意如果使用自定義頂點(diǎn)程序，那么紋理生成將被忽略。

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LightmapMode 光照貼圖模式。如果我們給出這個(gè)選項(xiàng)，紋理將能被渲染器的光線貼圖屬性所影響。紋理不能被使用在材質(zhì)中，而是取自渲染器的設(shè)定。這個(gè)我們以后會(huì)講到。

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六、光照、材質(zhì)與顏色相關(guān)內(nèi)容講解

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燈光和材質(zhì)參數(shù)常常被用來(lái)控制內(nèi)置的頂點(diǎn)光照。而Unity中的頂點(diǎn)光照也就是Direct3D/OpenGL標(biāo)準(zhǔn)的按每頂點(diǎn)計(jì)算的光照模型—— 光照打開(kāi)時(shí)，光照受材質(zhì)塊，顏色材質(zhì)和平行高光命令的影響。

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我們來(lái)一起看一看光照、材質(zhì)與顏色具體的語(yǔ)法。

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這里講到的都是采用固定功能渲染的代碼寫(xiě)法，以及一些控制選項(xiàng)。講得有些細(xì)了，不用一次全記住，需要的時(shí)候回過(guò)頭來(lái)進(jìn)行查閱就行了。

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6.1 用于通道Pass中的代碼寫(xiě)法列舉

這些代碼一般是寫(xiě)在Pass{ }中的，細(xì)節(jié)如下：

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Color Color

設(shè)定對(duì)象的純色。顏色即可以是括號(hào)中的四值（RGBA），也可以是被方框包圍的顏色屬性名。

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Material { Material Block }

材質(zhì)塊被用于定義對(duì)象的材質(zhì)屬性。

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Lighting On | Off

開(kāi)啟光照，也就是定義材質(zhì)塊中的設(shè)定是否有效。想要有效的話必須使用Lighting On命令開(kāi)啟光照，而顏色則通過(guò)Color命令直接給出。

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SeparateSpecular On | Off

開(kāi)啟獨(dú)立鏡面反射。這個(gè)命令會(huì)添加高光光照到著色器通道的末尾，因此貼圖對(duì)高光沒(méi)有影響。只在光照開(kāi)啟時(shí)有效。

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ColorMaterial AmbientAndDiffuse | Emission

使用每頂點(diǎn)的顏色替代材質(zhì)中的顏色集。AmbientAndDiffuse 替代材質(zhì)的陰影光和漫反射值;Emission 替代 材質(zhì)中的光發(fā)射值。

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6.2 材質(zhì)塊Material Block 中相關(guān)代碼寫(xiě)法列舉

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如下這些代碼的使用的地方是在SubShader中的一個(gè)Pass{ }中新開(kāi)一個(gè)Material{ }塊，在這個(gè)Material{ }塊中進(jìn)行這些語(yǔ)句的書(shū)寫(xiě)。這些代碼包含了包含材質(zhì)如何和光線產(chǎn)生作用的一些設(shè)置。這些屬性默認(rèn)為值都被設(shè)定為黑色（也就是說(shuō)不產(chǎn)生作用），也就是說(shuō)他們一般情況下可以被忽略。當(dāng)然，還是有很多時(shí)候需要使用到他們的。

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Diffuse Color(R,G,B,A)

漫反射顏色構(gòu)成。這是對(duì)象的基本顏色。

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Ambient Color(R,G,B,A)

環(huán)境色顏色構(gòu)成.這是當(dāng)對(duì)象被RenderSettings.中設(shè)定的環(huán)境色所照射時(shí)對(duì)象所表現(xiàn)的顏色。

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Specular Color(R,G,B,A)

對(duì)象反射高光的顏色。(R,G,B,A)四個(gè)分量分別代表紅綠藍(lán)和Alpha，取值為0到1之間。

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Shininess Number

加亮?xí)r的光澤度，在0和1之間。0的時(shí)候你會(huì)發(fā)現(xiàn)更大的高亮也看起來(lái)像漫反射光照，1的時(shí)候你會(huì)獲得一個(gè)細(xì)微的亮斑。

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Emission Color

自發(fā)光顏色，也就是當(dāng)不被任何光照所照到時(shí)，對(duì)象的顏色。(R,G,B,A)四個(gè)分量分別代表紅綠藍(lán)和Alpha，取值為0到1之間。

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而打在對(duì)象上的完整光照顏色最終是：

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?FinalColor=

Ambient * RenderSettings ambientsetting +?(Light Color * Diffuse + Light Color *Specular) + Emission

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翻譯過(guò)來(lái)的中文式子便是：

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最終顏色=環(huán)境光反射顏色* 渲染設(shè)置環(huán)境設(shè)置 *（燈光顏色*漫反射顏色+燈光顏色*鏡面反射顏色）+自發(fā)光

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知道了這個(gè)式子，我們就知道了，在各種光的綜合作用下，我們材質(zhì)最終的顏色是怎么來(lái)的了。

需要注意的是：方程式的燈光部分（也就是帶括號(hào)的部分）對(duì)所有打在對(duì)象上的光線都是重復(fù)使用的。而我們?cè)趯?xiě)Shader的時(shí)候常常會(huì)將漫反射和環(huán)境光光保持一致（所有內(nèi)置Unity著色器都是如此）。

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七、Shader書(shū)寫(xiě)實(shí)戰(zhàn)

上面講了一堆一堆的概念，估計(jì)大家一遍看下來(lái)頭都大了。沒(méi)關(guān)系，讓我們看一些示例Shader的寫(xiě)法，弄清楚上面這一堆堆的概念是如何應(yīng)用的。

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1.單色Shader

首先，用上文講到的Color命令，寫(xiě)出一個(gè)有效代碼僅僅四行的袖珍Shader：

Shader"淺墨Shader編程/1.基礎(chǔ)單色" {//---------------------------------【子著色器】----------------------------------SubShader{//----------------通道---------------Pass{//設(shè)為藍(lán)色單色Color(0,0,0.6,0)}} }

此Shader編譯后賦給材質(zhì)的效果如下：

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2.材質(zhì)顏色&開(kāi)啟光照的Shader

同樣的，我們可以在Pass中加上材質(zhì)塊Material，在其中將將材質(zhì)的漫反射和環(huán)境光反射顏色設(shè)為相同，并且在該P(yáng)ass中開(kāi)啟光照：

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Shader"淺墨Shader編程/2.材質(zhì)顏色設(shè)置&開(kāi)啟光照" {//---------------------------------【子著色器1】----------------------------------SubShader{ //----------------通道---------------Pass{//----------材質(zhì)------------Material{//將漫反射和環(huán)境光反射顏色設(shè)為相同Diffuse(0.9,0.5,0.4,1)Ambient(0.9,0.5,0.4,1)}//開(kāi)啟光照Lighting On}} }

此Shader編譯后賦給材質(zhì)的效果如下：

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3.可調(diào)漫反射光的Shader

在上面Shader的基礎(chǔ)上，我們引入一個(gè)color屬性，于是就得到了如下可調(diào)漫反射光顏色的Shader：

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Shader "淺墨Shader編程/3.簡(jiǎn)單的可調(diào)漫反射光照"{//-------------------------------【屬性】-----------------------------------------Properties {_MainColor ("主顏色", Color) = (1,.1,.5,1)}//---------------------------------【子著色器】----------------------------------SubShader {//----------------通道---------------Pass {//-----------材質(zhì)------------Material {//可調(diào)節(jié)的漫反射光和環(huán)境光反射顏色Diffuse [_MainColor]Ambient[_MainColor]}Lighting On}} }

此Shader編譯后賦給材質(zhì)的效果如下：

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4.光照材質(zhì)完備beta版Shader

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?我們把余下的Material屬性補(bǔ)上，便有了此光照材質(zhì)完備beta版的shader：

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Shader "淺墨Shader編程/4.光照材質(zhì)完備beta版Shader" {//-------------------------------【屬性】-----------------------------------------Properties{_Color ("主顏色", Color) = (1,1,1,0)_SpecColor ("反射高光顏色", Color) = (1,1,1,1)_Emission ("自發(fā)光顏色", Color) = (0,0,0,0)_Shininess ("光澤度", Range (0.01, 1)) = 0.7}//---------------------------------【子著色器】----------------------------------SubShader {//----------------通道---------------Pass {//-----------材質(zhì)------------Material {//可調(diào)節(jié)的漫反射光和環(huán)境光反射顏色Diffuse [_Color]Ambient [_Color]//光澤度Shininess [_Shininess]//高光顏色Specular [_SpecColor]//自發(fā)光顏色Emission [_Emission]}//開(kāi)啟光照Lighting On}} }

此Shader編譯后賦給材質(zhì)的效果如下，可以自由定制的選項(xiàng)多了不少：

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5.簡(jiǎn)單的紋理載入Shader

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然后我們看一個(gè)簡(jiǎn)單的紋理載入Shader的寫(xiě)法：

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Shader "淺墨Shader編程/5.簡(jiǎn)單的紋理載入Shader" {//-------------------------------【屬性】-----------------------------------------Properties{//紋理_MainTex("基本紋理",2D)="White"{TexGen SphereMap}}//---------------------------------【子著色器1】----------------------------------SubShader{//----------------通道---------------Pass{//設(shè)置紋理為屬性中選擇的紋理SetTexture[_MainTex]{combine texture}}}//---------------------------------【備胎】----------------------------------------//備胎設(shè)為Unity自帶的普通漫反射Fallback" Diffuse " }

此Shader編譯后賦給材質(zhì)的效果如下：

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需要注意，這里用到了一點(diǎn)紋理生成的內(nèi)容，具體用法我們下次再細(xì)講。

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6.光照材質(zhì)完備正式版Shader

結(jié)合Shader4 beta版的光照材質(zhì)Shader和Shader5簡(jiǎn)單的紋理載入，我們寫(xiě)成了這篇文章的最終版Shader：

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Shader "淺墨Shader編程/6.光照材質(zhì)完備正式版Shader" {//-------------------------------【屬性】-----------------------------------------Properties {_Color ("主顏色", Color) = (1,1,1,0)_SpecColor ("高光顏色", Color) = (1,1,1,1)_Emission ("自發(fā)光顏色", Color) = (0,0,0,0)_Shininess ("光澤度", Range (0.01, 1)) = 0.7_MainTex ("基本紋理", 2D) = "white" {}}//--------------------------------【子著色器】--------------------------------SubShader{//----------------通道---------------Pass{//-----------材質(zhì)------------Material{//可調(diào)節(jié)的漫反射光和環(huán)境光反射顏色Diffuse [_Color]Ambient [_Color]//光澤度Shininess [_Shininess]//高光顏色Specular [_SpecColor]//自發(fā)光顏色Emission [_Emission]}//開(kāi)啟光照Lighting On//開(kāi)啟獨(dú)立鏡面反射SeparateSpecular On//設(shè)置紋理并進(jìn)行紋理混合SetTexture [_MainTex] {Combine texture * primary DOUBLE, texture * primary}}} }

其中，涉及到了紋理混合的知識(shí)，我們稍后會(huì)講解。

此Shader編譯后賦給材質(zhì)的效果如下，可以發(fā)現(xiàn)，在這么多的可定制選項(xiàng)下，我們可以自由調(diào)節(jié)出自己喜歡的材質(zhì)效果來(lái)：

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自由調(diào)節(jié)出各種詭異的材質(zhì)：

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OK，更多的材質(zhì)效果圖就不放出了，大家下載文章末尾處提供的源工程，然后找到這個(gè)Shader自己調(diào)著玩吧。本文中所有的Shader和Material都位于Shaders文件夾中：

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八、QianMo’s Toolkit升級(jí)到v1.1版

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上次發(fā)布QianMo’s Toolkit v1.0之后，發(fā)現(xiàn)有一些可以改進(jìn)的地方，以及一些新功能，于是就花了點(diǎn)時(shí)間將Tookit更新了一下，寫(xiě)了一點(diǎn)新功能，升級(jí)到了v1.1。

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8.1 QianMo’s Toolkit v1.1版改動(dòng)說(shuō)明：

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1.新加入工具SetMaxFPS? 用于突破Unity每秒渲染 60幀的設(shè)定，自由設(shè)置最大幀率。

2.新加入工具ShowObjectInfoInGamePlay，用于發(fā)布游戲之后顯示文本信息。之前的ShowObjectInfo僅能在Unity測(cè)試過(guò)程中顯示文本信息。

3.修復(fù)導(dǎo)入后的警告提示“Someare Mac OS X (UNIX) and some are Windows.”

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8.2 QianMo’s Toolkit v1.1版包含內(nèi)容：

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ShowFPS：在游戲運(yùn)行時(shí)顯示幀率相關(guān)信息

ShowObjectInfo：在測(cè)試過(guò)程里，于場(chǎng)景中和游戲窗口中分別顯示添加給任意物體文字標(biāo)簽信息。隱藏和顯示可選，基于公告板技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

ShowGameInfo：在游戲運(yùn)行時(shí)顯示GUI相關(guān)說(shuō)明

ShowLogo：在游戲運(yùn)行時(shí)顯示Logo

ShowUI：在游戲運(yùn)行時(shí)顯示簡(jiǎn)單的鑲邊UI。

SetMaxFPS?：用于突破Unity每秒渲染 60幀的設(shè)定，自由設(shè)置最大幀率。

ShowObjectInfoInGamePlay：用于發(fā)布游戲之后顯示文本信息。

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點(diǎn)擊這里單獨(dú)下載QianMo’s Toolkit v1.1：

【QianMo’s Toolkit v1.1.unitypackage下載】 ?

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8.3 設(shè)置Unity中最大幀率的寫(xiě)法

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不妨在這里貼一下設(shè)置最大幀率的代碼，便需要的朋友參考：

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//-----------------------------------------------【腳本說(shuō)明】------------------------------------------------------- // 腳本功能： 設(shè)置在游戲運(yùn)行時(shí)可達(dá)到的最大幀率 // 使用語(yǔ)言： C# // 開(kāi)發(fā)所用IDE版本：Unity4.5 06f 、Visual Studio 2010 // 2014年11月 Created by 淺墨 // 更多內(nèi)容或交流，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)淺墨的博客：http://blog.csdn.net/poem_qianmo //---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------//-----------------------------------------------【使用方法】------------------------------------------------------- // 第一步：在Unity中拖拽此腳本到場(chǎng)景任意物體上，或在Inspector中[Add Component]->[淺墨's Toolkit v1.1]->[SetMaxFPS] // 第二步：在面板中設(shè)置MaxFPSValue參數(shù)為需要的幀率值，以及其他參數(shù) //--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- using UnityEngine; using System.Collections;//垂直同步數(shù) public enum VSyncCountSetting {DontSync,EveryVBlank,EverSecondVBlank }[AddComponentMenu("淺墨's Toolkit v1.1/SetMaxFPS")] public class SetMaxFPS : MonoBehaviour {public VSyncCountSetting VSyncCount = VSyncCountSetting.DontSync;//用于快捷設(shè)置Unity Quanity設(shè)置中的垂直同步相關(guān)參數(shù)public bool MaxNoLimit = false;//不設(shè)限制，保持可達(dá)到的最高幀率public int MaxFPSValue = 80;//幀率的值void Awake(){//設(shè)置垂直同步相關(guān)參數(shù)switch (VSyncCount){//默認(rèn)設(shè)置，不等待垂直同步，可以獲取更高的幀率數(shù)case VSyncCountSetting.DontSync:QualitySettings.vSyncCount = 0;break;//EveryVBlank，相當(dāng)于幀率設(shè)為最大60case VSyncCountSetting.EveryVBlank:QualitySettings.vSyncCount = 1;break;//EverSecondVBlank情況，相當(dāng)于幀率設(shè)為最大30case VSyncCountSetting.EverSecondVBlank:QualitySettings.vSyncCount = 2;break;}//設(shè)置沒(méi)有幀率限制，火力全開(kāi)！if (MaxNoLimit){Application.targetFrameRate = -1;}//設(shè)置幀率的值else{Application.targetFrameRate = MaxFPSValue - 1;}} }

拖動(dòng)此腳本到場(chǎng)景的任意物體上，在Inspector新出現(xiàn)的這個(gè)腳本選項(xiàng)的Max FPS Value中填上自己期望的最大幀率就行了，前提是你的電腦有能力跑到這么高的幀數(shù)。或者直接勾上 Max No Limit的勾勾，便可以讓你的電腦火力全開(kāi)，用最高性能來(lái)跑出最大的幀率。

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九、最終游戲場(chǎng)景效果演示——雪山飛狐

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上一次中我們處于炎熱的夏威夷群島之中，這次的場(chǎng)景，不妨讓我們來(lái)到寒冷的冬季，領(lǐng)略刺骨的寒風(fēng)。以大師級(jí)美工鬼斧神工的場(chǎng)景作品為基礎(chǔ)，淺墨優(yōu)化和壓縮了此場(chǎng)景資源的尺寸，加入了音樂(lè)和音效，并修改了場(chǎng)景布局，加入了更多特效，于是便得到了如此這次讓人頗顯震撼的暴風(fēng)雪場(chǎng)景。

逼真的音效和暴風(fēng)雪特效，讓我們身臨其境：

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淺墨在場(chǎng)景中放置了一個(gè)自動(dòng)旋轉(zhuǎn)的劍陣，瞬間武俠氣息爆棚：

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有沒(méi)有要想要隨便拿一把兵器，躍躍欲試：

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我們將一些今天寫(xiě)的這些材質(zhì)Shader運(yùn)用到這些劍之上看看效果：

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最后，放一張今天學(xué)的Shader的全家福：

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本篇文章的示例程序請(qǐng)點(diǎn)擊此處下載：

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【淺墨Unity3D Shader編程】之二 雪山飛狐篇配套Unity工程下載

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今天的文章到這里就基本結(jié)束了。這篇的內(nèi)容算是非常多，信息量是非常大的，希望大家戒驕戒躁，看不懂的地方多看幾遍。不用怕，Shader學(xué)起來(lái)其實(shí)很簡(jiǎn)單。

新的游戲編程之旅正在繼續(xù)，下周一，我們不見(jiàn)不散。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的【Unity3D Shader编程】之二 雪山飞狐篇：Unity的基本Shader框架写法颜色、光照与材质的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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