深入浅出掌握Unity ShaderLab语法基础

请听我详细讲解“深入浅出掌握Unity ShaderLab语法基础”的完整攻略。

一、ShaderLab语法基础概述

ShaderLab是Unity中用于编写着色器的语言，它基于CG语言编写，同时又封装了一些常用的函数和数据结构，使得着色器开发变得容易而高效。在使用ShaderLab编写着色器时，需要定义一个合法的Shader程序，并且指定使用哪种渲染方式。Shader程序的主要结构框架如下：

Shader "Shader名称"{
    Properties{ }
    SubShader{
        Tags { }
        Pass{
            CGPROGRAM
            //顶点着色器程序
            #pragma vertex VertexFunctionName
            //片元着色器程序
            #pragma fragment FragmentFunctionName
            END CGPROGRAM
        }
    }
}

• Shader名称：指定Shader的名称，可以在Material中进行选择
• Properties：定义Shader所需要用到的参数，可以在Material中进行修改
• Tags：用于指定Shader的渲染方式、渲染队列等信息
• Pass：用于指定渲染管线(Pipeline)中各个阶段的状态

二、ShaderLab语法基础细节

1. Properties

在ShaderLab中，Properties用于定义Shader需要用到的参数，可以在Material中进行修改和调整。定义一个参数的基本语法如下：

Properties{
    参数名称("_参数名称",类型)="默认值"{
    }
}

例如，我们需要在Shader中添加一个颜色参数，可以这样定义：

Properties{
    Color("_MainColor",Color)=(1,1,1,1){
    }
}

上述代码中，参数名称为“_MainColor”，类型为“Color”，默认值为白色。

2. SubShader

SubShader用于定义一个合法的着色器程序，一般包括至少一个Pass块。每一个SubShader都必须包含一个顶点着色器(即顶点着色器程序)和一个片元着色器(即片元着色器程序)。

SubShader
{
    Tags { }//标签
    Pass
    {
        //CG Program
    }
}

3. Tags

Tags用来指定如下几个信息：

• RenderType：指定要渲染的几何体类型
• Queue：用于指定渲染队列的优先级，渲染队列决定了渲染的顺序
• Name：指定SubShader名称
• DisableBatching：如果设置为True，则关闭批处理(Render Batching)

Tags{
    "名字1"="值1"
    "名字2"="值2"
}

例如，我们需要指定一个名为“CustomFragmentShader”的Shader程序，并且设置渲染类型(RenderType)为“Transparent”，优先级为“Transparent+1000”，可以这样写：

Tags{
    "RenderType"="Transparent"
    "Queue"="Transparent+1000"
    "Name"="CustomFragmentShader"
}

4. Pass

Pass块用于定义渲染管线中各个阶段的状态。在Pass块中需要定义“顶点着色器”和“片元着色器”程序。

Pass
{
    //一些标签信息
    CGPROGRAM
    #pragma vertex VertexFunctionName
    #pragma fragment FragmentFunctionName
    //定义变量
    struct appdata
    {
        float4 vertex : POSITION;
        float3 normal : NORMAL;
    };
    struct v2f
    {
        float3 worldPos : TEXCOORD0;
        float3 worldNormal : TEXCOORD1;
        float4 vertex : SV_POSITION;
    };
    //函数定义
    v2f Vert(appdata v)
    {
        v2f o;
        o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
        o.worldNormal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal);
        o.worldPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex).xyz;
        return o;
    }
    fixed4 Frag(v2f i) : SV_Target
    {
        //颜色计算
        return fixed4(1, 0, 0, 1);
    }
    ENDCG
}

在上述代码中，vert和Frag分别为顶点着色器程序和片元着色器程序。

三、示例1

下面我们来看一个材质实例，它使用一个着色器实现了对纹理的灰度变换。

Shader "Custom/GrayTextureShader"
{
    Properties
    {
        _MainTex("Main Texture", 2D) = "white" {}
        _Brightness("Brightness", Range(0, 2)) = 1
    }
    SubShader
    {
        Tags { "RenderType"="Opaque" "Queue"="Geometry" }
        Pass
        {
            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag
            //定义材质参数
            sampler2D _MainTex;
            float _Brightness;

            struct appdata
            {
                float4 vertex : POSITION;
                float3 normal : NORMAL;
                float2 uv : TEXCOORD0;
            };
            struct v2f
            {
                float2 uv : TEXCOORD0;
                float4 vertex : SV_POSITION;
            };

            v2f vert(appdata v)
            {
                v2f o;
                o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
                o.uv = v.uv;
                return o;
            }

            fixed4 frag(v2f i) : SV_Target
            {
                //计算颜色值
                fixed4 color = tex2D(_MainTex, i.uv);
                float gray = dot(color.rgb, float3(0.299, 0.587, 0.114));
                color.rgb = lerp(float3(gray, gray, gray),
                    color.rgb, _Brightness);

                return color;
            }
            ENDCG
        }
    }
}

上述代码实现了对纹理进行灰度处理，同时提供了一个Brightness参数，可以控制灰度强度。

四、示例2

下面我们来看一个材质实例，它使用一个着色器实现了对模型的UV纹理动态处理。

Shader "Custom/UVTextureShader"
{
    Properties
    {
        _MainTex("Main Texture", 2D) = "white" {}
        _Speed("Speed", Range(0, 1)) = 0.1
        _Offset("Offset", Range(0, 1)) = 0.5
    }
    SubShader
    {
        Tags { "RenderType"="Opaque" "Queue"="Geometry" }
        Pass
        {
            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag

            //定义材质参数
            sampler2D _MainTex;
            float _Speed;
            float _Offset;

            struct appdata
            {
                float4 vertex : POSITION;
                float3 normal : NORMAL;
                float2 uv : TEXCOORD0;
            };
            struct v2f
            {
                float2 uv : TEXCOORD0;
                float4 vertex : SV_POSITION;
            };

            v2f vert(appdata v)
            {
                v2f o;
                o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
                o.uv = v.uv + float2(_Offset, _Offset) + 
                    float2(sin(_Speed * _Time.y), cos(_Speed * _Time.y));
                return o;
            }

            fixed4 frag(v2f i) : SV_Target
            {
                return tex2D(_MainTex, i.uv);
            }
            ENDCG
        }
    }
}

上述代码实现了对模型UV纹理的动态处理，其中提供了Speed和Offset参数，可以控制纹理的移动和偏移。

以上是关于深入浅出掌握Unity ShaderLab语法基础的攻略讲解，希望能对你的开发工作有所帮助！