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本系列文章由@浅墨_毛星云 出品，转载请注明出处。
文章链接：http://blog.csdn.net/poem_qianmo/article/details/42060963 作者：毛星云（浅墨） 微博：http://weibo.com/u/1723155442 邮箱： happylifemxy@163.com
文章开头，先给自己诚求个游戏研发实习的好去处。浅墨今年1月、明年上半年有近半年的空闲时间可供实习。近5年游戏编程经验，可以胜任全职的游戏开发工作，只拿实习生的工资（性价比很高有没有）。 期望的岗位是：Unity3D客户端开发、游戏引擎研发、端游研发等游戏研发岗。 有兴趣的靠谱HR可以联系浅墨聊聊（非诚勿扰）：happylifemxy@163.com 或者是有在网易游戏、腾讯互娱、完美世界、盛大工作的热心的朋友们有机会请联系浅墨并帮忙内推下~内推成功浅墨一定好好感谢~先在这里谢谢大家了~
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本文算是固定功能Shader的最后一篇，下一次更新应该就会开始讲解表面Shader，而讲解完表面Shader，后续文章最终会讲解到顶点着色器和片段着色器（也就是可编程Shader）。 文章第一部分复习和进一步了解了Unity中Shader的三种形态，然后讲解了固定功能Shader中混合操作的方方面面，然后以6个Shader的书写作为实战内容，最后创建了一个温馨美好的圣诞夜场景进行了Shader的测试。 依旧是国际惯例，先上本文配套程序的截图吧。 圣诞节就快到了，而下次更新就已经过了圣诞节，于是这次更新浅墨就提前把这个场景放出来吧，预祝大家圣诞节快乐~ 雪花飘落： 
可爱的圣诞雪人： 
精心装扮的圣诞树： 
月是故乡明： 
雾气弥漫： 
OK，图先就上这么多。文章末尾有更多的运行截图，并提供了源工程的下载。可运行的exe下载在这里： 【可运行的exe游戏场景请点击这里下载试玩】 好的，我们正式开始。
一、再谈Unity中Shader的三种形态
因为Unity中基础的固定功能Shader的知识点基本上讲完，下期开始就要准备讲表面着色器（Surface Shader）了，所以在文章开头，让我们复习和更深入了解一下Unity中Shader的三种形态。
在Unity中，Shader便可以分成如下三种基本类型： 1.固定功能着色器（FixedFunction Shader）
2.表面着色器（SurfaceShader）
3.顶点着色器&片段着色器（Vertex Shader & Fragment Shader）
顾名思义，其中的固定功能着色器便是我们所说的固定功能渲染管线(fixed-functionrenderingpipelines)的具体表现，而表面着色器、顶点着色器以及片段着色器便属于可编程渲染管线。下面分别对其进行简单的介绍。 1.1 Unity中的Shader形态之一：固定功能Shader
这里的固定功能着色器可以说是Unity为Shader的书写自带的一层壳，Unity已经在内部为我们做了大量的工作，我们只要稍微记住一些关键字、一些规范就可以实现出很多不错的效果。固定功能着色器是我们初学Unity Shader的最近几篇文章中的主要学习对象。而后面的表面着色器、顶点着色器以及片段着色器就是在固定功能着色器的基础上嵌套了CG语言的代码而成的更加复杂的着色器。我们来看看他们的一些基本概念。 固定管线是为了兼容老式显卡。都为顶点光照，就是我们前四篇文章加上这篇文章中讲到的内容。 其特征是里面的核心是下面Material材质属性块、没有CGPROGRAM和ENDCG块，以及各种顶点着色和片段着色的宏命令。 一个光照材质完备版的固定功能Shader示例如下：[mw_shl_code=csharp,true]Shader "浅墨Shader编程/Volume5/固定功能的Shader示例"
{
//-------------------------------【属性】-----------------------------------------
Properties
{
_Color ("主颜色", Color) = (1,1,1,0)
_SpecColor ("高光颜色", Color) = (1,1,1,1)
_Emission ("自发光颜色", Color) = (0,0,0,0)
_Shininess ("光泽度", Range (0.01, 1)) = 0.7
_MainTex ("基本纹理", 2D) = "white" {}
}
//--------------------------------【子着色器】--------------------------------
SubShader
{
//----------------通道---------------
Pass
{
//-----------材质------------
Material
{
//可调节的漫反射光和环境光反射颜色
Diffuse [_Color]
Ambient [_Color]
//光泽度
Shininess [_Shininess]
//高光颜色
Specular [_SpecColor]
//自发光颜色
Emission [_Emission]
}
//开启光照
Lighting On
//开启独立镜面反射
SeparateSpecular On
//设置纹理并进行纹理混合
SetTexture [_MainTex]
{
Combine texture * primary DOUBLE, texture * primary
}
}
}
} [/mw_shl_code]我们将此Shader编译后赋给材质，得到如下效果： 
实际场景中的测试效果：
 1.2 Unity中的Shader形态之二：表面着色器SurfaceShader
这部分算是Unity微创新自创的一套着色器标准。 表面着色器（Surface Shader）这个概念更多的只是在Unity中听说，可以说是Unity自己发扬光大的一项使Shader的书写门槛降低和更易用的技术。我们会在接下来的学习中逐渐意识到Unity是如何为我们把Shader的复杂性包装起来，使其书写的过程更便捷和易用 的。一些特性如下： • SurfaceShader可以认为是一个光照Shader的语法块、一个光照VS/FS的生成器。减少了开发者写重复代码的需要。 • 特征是在SubShader里出现CGPROGRAM和ENDCG块。（而不是出现在Pass里。因为SurfaceShader自己会编译成多个Pass。） • 编译指令是： #pragma surface surfaceFunction lightModel[optionalparams] o surfaceFunction：surfaceShader函数，形如void surf (Input IN, inoutSurfaceOutput o) o lightModel：使用的光照模式。包括Lambert（漫反射）和BlinnPhong（镜面反射）。  也可以自己定义光照函数。比如编译指令为#pragma surface surf MyCalc  在Shader里定义half4 LightingMyCalc (SurfaceOutputs, 参数略)函数进行处理(函数名在签名加上了“Lighting”）。 • 我们自己定义输入数据结构（比如上面的Input）、编写自己的Surface函数处理输入、最终输出修改过后的SurfaceOutput。而SurfaceOutput的定义为: [mw_shl_code=applescript,true]struct SurfaceOutput
{
half3 Albedo; // 纹理颜色值（r, g, b)
half3 Normal; // 法向量(x, y, z)
half3 Emission; // 自发光颜色值(r, g, b)
half Specular; // 镜面反射度
half Gloss; // 光泽度
half Alpha; // Alpha不透明度
}; [/mw_shl_code]上面是一些特性总结，让我们看一个具体Shader示例：[mw_shl_code=csharp,true]Shader "浅墨Shader编程/Volume5/表面Shader示例 "
{
//-------------------------------【属性】-----------------------------------------
Properties
{
_MainTex ("【纹理】Texture", 2D) = "white" {}
_BumpMap ("【凹凸纹理】Bumpmap", 2D) = "bump" {}
_RimColor ("【边缘颜色】Rim Color", Color) = (0.17,0.36,0.81,0.0)
_RimPower ("【边缘颜色强度】Rim Power", Range(0.6,9.0)) = 1.0
}
//----------------------------【开始一个子着色器】---------------------------
SubShader
{
//渲染类型为Opaque，不透明
Tags { "RenderType" = "Opaque" }
//-------------------开始CG着色器编程语言段-----------------
CGPROGRAM
//使用兰伯特光照模式
#pragma surface surf Lambert
//输入结构
struct Input
{
float2 uv_MainTex;//纹理贴图
float2 uv_BumpMap;//法线贴图
float3 viewDir;//观察方向
};
//变量声明
sampler2D _MainTex;//主纹理
sampler2D _BumpMap;//凹凸纹理
float4 _RimColor;//边缘颜色
float _RimPower;//边缘颜色强度
//表面着色函数的编写
void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o)
{
//表面反射颜色为纹理颜色
o.Albedo = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex).rgb;
//表面法线为凹凸纹理的颜色
o.Normal = UnpackNormal (tex2D (_BumpMap, IN.uv_BumpMap));
//边缘颜色
half rim = 1.0 - saturate(dot (normalize(IN.viewDir), o.Normal));
//边缘颜色强度
o.Emission = _RimColor.rgb * pow (rim, _RimPower);
}
//-------------------结束CG着色器编程语言段------------------
ENDCG
}
//“备胎”为普通漫反射
Fallback "Diffuse"
} [/mw_shl_code]
我们将此Shader编译后赋给材质，得到如下效果：
调各种颜色玩一玩：
 
 
而实际场景中的测试效果（对应于一开始的金色）：
1.3 Unity中的Shader形态之三：可编程Shader
可编程Shader其实就是顶点着色器和片段着色器，这一部分和DirectX系的HLSL和CG着色器语言联系紧密。其实就是Unity给HLSL和CG报了一个ShaderLab的壳。
研究过Direct3D和OpenGL着色器编程的童鞋们一定对顶点着色器和片段着色器不陌生。我们来简单介绍一下他们的用途。
顶点着色器：产生纹理坐标，颜色，点大小，雾坐标，然后把它们传递给裁剪阶段。
片段着色器：进行纹理查找，决定什么时候执行纹理查找，是否进行纹理查找，及把什么作为纹理坐标。
可编程Shader的特点为：
- 功能最强大、最自由的形态。
- 特征是在Pass里出现CGPROGRAM和ENDCG块
- 编译指令#pragma。详见官网Cg snippets。其中重要的包括：
[td]编译指令
| 示例/含义
| #pragma vertex name
#pragma fragment name
| 替换name，来指定Vertex Shader函数、Fragment Shader函数。
| #pragma target name
| 替换name（为2.0、3.0等）。设置编译目标shader model的版本。
| #pragma only_renderers name name ...
#pragma exclude_renderers name name...
| #pragma only_renderers gles gles3，
#pragma exclude_renderers d3d9 d3d11 opengl，
只为指定渲染平台（render platform）编译
|
- 关于引用库。通过形如#include "UnityCG.cginc"引入指定的库。常用的就是UnityCG.cginc了。其他库详见官网Built-in shader include files。
- ShaderLab内置值。Unity给Shader程序提供了便捷的、常用的值，比如下面例子中的UNITY_MATRIX_MVP就代表了这个时刻的MVP矩阵。详见官网ShaderLab built-in values。
- Shader输入输出参数语义（Semantics）。在管线流程中每个阶段之间（比如Vertex Shader阶段和FragmentShader阶段之间）的输入输出参数，通过语义字符串，来指定参数的含义。常用的语义包括：COLOR、SV_Position、TEXCOORD[n]。完整的参数语义可见HLSL Semantic（由于是HLSL的连接，所以可能不完全在Unity里可以使用）。
- 特别地，因为Vertex Shader的的输入往往是管线的最开始，Unity为此内置了常用的数据结构：
[td]数据结构
| 含义
| appdata_base
| 顶点着色器输入位置、法线以及一个纹理坐标。
| appdata_tan
| 顶点着色器输入位置、法线、切线以及一个纹理坐标。
| appdata_full
| 顶点着色器输入位置、法线、切线、顶点颜色以及两个纹理坐标。
| appdata_img
| 顶点着色器输入位置以及一个纹理坐标。
|
让我们用一个可编程着色器Shader示例结束此部分的讲解：[mw_shl_code=csharp,true]Shader "浅墨Shader编程/Volume5/可编程Shader示例"
{
//-------------------------------【属性】--------------------------------------
Properties
{
_Color ("Color", Color) = (1.0,1.0,1.0,1.0)
_SpecColor ("Specular Color", Color) = (1.0,1.0,1.0,1.0)
_Shininess ("Shininess", Float) = 10
}
//--------------------------------【子着色器】--------------------------------
SubShader
{
//-----------子着色器标签----------
Tags { "LightMode" = "ForwardBase" }
//----------------通道---------------
Pass
{
//-------------------开始CG着色器编程语言段-----------------
CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
//---------------声明变量--------------
uniform float4 _Color;
uniform float4 _SpecColor;
uniform float _Shininess;
//--------------定义变量--------------
uniform float4 _LightColor0;
//--------------顶点输入结构体-------------
struct vertexInput
{
float4 vertex : POSITION;
float3 normal : NORMAL;
};
//--------------顶点输出结构体-------------
struct vertexOutput
{
float4 pos : SV_POSITION;
float4 col : COLOR;
};
//--------------顶点函数--------------
vertexOutput vert(vertexInput v)
{
vertexOutput o;
//一些方向
float3 normalDirection = normalize( mul( float4(v.normal, 0.0), _World2Object ).xyz );
float3 viewDirection = normalize( float3( float4( _WorldSpaceCameraPos.xyz, 1.0) - mul(_Object2World, v.vertex).xyz ) );
float3 lightDirection;
float atten = 1.0;
//光照
lightDirection = normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz);
float3 diffuseReflection = atten * _LightColor0.xyz * max( 0.0, dot( normalDirection, lightDirection ) );
float3 specularReflection = atten * _LightColor0.xyz * _SpecColor.rgb * max( 0.0, dot( normalDirection, lightDirection ) ) * pow( max( 0.0, dot( reflect( -lightDirection, normalDirection ), viewDirection ) ), _Shininess );
float3 lightFinal = diffuseReflection + specularReflection + UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT;
//计算结果
o.col = float4(lightFinal * _Color.rgb, 1.0);//颜色
o.pos = mul(UNITY_MATRIX_MVP, v.vertex);//位置
return o;
}
//--------------片段函数---------------
float4 frag(vertexOutput i) : COLOR
{
return i.col;
}
//-------------------结束CG着色器编程语言段------------------
ENDCG
}
}
//备胎
Fallback "Diffuse"
} [/mw_shl_code]我们将此Shader编译后赋给材质，得到如下效果： 
可以发现就算这么简单的可编程Shader其细节效果也是非常出色,比固定功能Shader和表面Shader都看起来高端。我们依然是调各种颜色玩一玩：
 
 
实际场景中的测试效果： 
OK，下面我们来看本次文章的主角——blending操作。 | 
IP卡
狗仔卡
发表于 2015-3-30 18:03:30
提升卡
置顶卡
沉默卡
喧嚣卡
变色卡
千斤顶
显身卡