浅谈Unity中的Shader

以下是“浅谈Unity中的Shader”的完整攻略，包含两个示例。

简介

在Unity游戏中，Shader是一种用于控制渲染效果的程序。本攻略将详细讲解Unity中的Shader，包括Shader的基本概念、Shader的编写方法和Shader的应用场景，并提供两个示例。

Shader的基本概念

Shader是一种用于控制渲染效果的程序，它可以控制物体的颜色、纹理、光照等效果。在Unity中，Shader通常由两个部分组成：顶点着色器和片段着色器。顶点着色器用于处理物体的顶点信息，片段着色器用于处理物体的像素信息。

Shader的编写方法

在Unity中，Shader的编写方法通常包括以下几个步骤：

1. 创建一个新的Shader文件，并设置Shader的名称和属性。
2. 编写顶点着色器和片段着色器的代码。
3. 在C#脚本中使用Shader，并将Shader的属性设置为需要的值。

以下是一个简单的Shader示例：

Shader "Custom/MyShader" {
    Properties {
        _MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
        _Color ("Color", Color) = (1,1,1,1)
    }
    SubShader {
        Tags { "RenderType"="Opaque" }
        LOD 100

        Pass {
            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag
            #include "UnityCG.cginc"

            struct appdata {
                float4 vertex : POSITION;
                float2 uv : TEXCOORD0;
            };

            struct v2f {
                float2 uv : TEXCOORD0;
                float4 vertex : SV_POSITION;
            };

            sampler2D _MainTex;
            float4 _MainTex_ST;
            float4 _Color;

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

            fixed4 frag (v2f i) : SV_Target {
                fixed4 col = tex2D(_MainTex, i.uv) * _Color;
                return col;
            }
            ENDCG
        }
    }
    FallBack "Diffuse"
}

在上面的示例中，我们创建了一个名为“Custom/MyShader”的Shader，并定义了两个属性：_MainTex和_Color。在SubShader中，我们定义了一个Pass，并在其中编写了顶点着色器和片段着色器的代码。在顶点着色器中，我们使用了UnityObjectToClipPos函数将物体的顶点坐标转换为屏幕坐标。在片段着色器中，我们使用了tex2D函数获取_MainTex纹理的颜色，并将其乘以_Color属性的值。

Shader的应用场景

在Unity游戏中，Shader的应用场景非常广泛，包括但不限于以下几个方面：

1. 控制物体的颜色、纹理和透明度。
2. 控制物体的光照效果，包括漫反射、镜面反射和阴影等效果。
3. 控制物体的变形效果，包括弯曲、扭曲和拉伸等效果。
4. 控制物体的特殊效果，包括描边、发光和水波纹等效果。

以下是两个Shader的示例，分别实现了物体的描边和水波纹效果。

物体描边效果的Shader示例

Shader "Custom/Outline" {
    Properties {
        _MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
        _OutlineColor ("Outline Color", Color) = (1,1,1,1)
        _OutlineWidth ("Outline Width", Range(0.0, 0.1)) = 0.01
    }
    SubShader {
        Tags { "RenderType"="Opaque" }
        LOD 100

        Pass {
            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag
            #include "UnityCG.cginc"

            struct appdata {
                float4 vertex : POSITION;
                float2 uv : TEXCOORD0;
            };

            struct v2f {
                float2 uv : TEXCOORD0;
                float4 vertex : SV_POSITION;
            };

            sampler2D _MainTex;
            float4 _MainTex_ST;
            float4 _OutlineColor;
            float _OutlineWidth;

            v2f vert (appdata v) {
                v2f o;
                o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex + v.normal * _OutlineWidth);
                o.uv = TRANSFORM_TEX(v.uv, _MainTex);
                return o;
            }

            fixed4 frag (v2f i) : SV_Target {
                fixed4 col = tex2D(_MainTex, i.uv);
                if (col.a < 0.1) discard;
                fixed4 outline = _OutlineColor * tex2D(_MainTex, i.uv + float2(0, _OutlineWidth)) * tex2D(_MainTex, i.uv - float2(0, _OutlineWidth)) * tex2D(_MainTex, i.uv + float2(_OutlineWidth, 0)) * tex2D(_MainTex, i.uv - float2(_OutlineWidth, 0));
                return col + outline;
            }
            ENDCG
        }
    }
    FallBack "Diffuse"
}

在上面的示例中，我们创建了一个名为“Custom/Outline”的Shader，并定义了三个属性：_MainTex、_OutlineColor和_OutlineWidth。在SubShader中，我们定义了一个Pass，并在其中编写了顶点着色器和片段着色器的代码。在顶点着色器中，我们使用了物体的法线向量将物体的顶点坐标向外扩展了一定距离，实现了描边效果。在片段着色器中，我们使用了tex2D函数获取_MainTex纹理的颜色，并使用了_OutlineColor属性的值计算描边的颜色。

水波纹效果的Shader示例

Shader "Custom/Water" {
    Properties {
        _MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
        _Speed ("Speed", Range(0.0, 10.0)) = 1.0
        _WaveHeight ("Wave Height", Range(0.0, 1.0)) = 0.1
        _WaveFrequency ("Wave Frequency", Range(0.0, 10.0)) = 1.0
    }
    SubShader {
        Tags { "RenderType"="Opaque" }
        LOD 100

        Pass {
            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag
            #include "UnityCG.cginc"

            struct appdata {
                float4 vertex : POSITION;
                float2 uv : TEXCOORD0;
            };

            struct v2f {
                float2 uv : TEXCOORD0;
                float4 vertex : SV_POSITION;
            };

            sampler2D _MainTex;
            float4 _MainTex_ST;
            float _Speed;
            float _WaveHeight;
            float _WaveFrequency;

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

            fixed4 frag (v2f i) : SV_Target {
                float2 uv = i.uv;
                uv.y += _Speed * _Time.y;
                uv.x += _WaveHeight * sin(uv.y * _WaveFrequency + _Time.y);
                fixed4 col = tex2D(_MainTex, uv);
                return col;
            }
            ENDCG
        }
    }
    FallBack "Diffuse"
}

在上面的示例中，我们创建了一个名为“Custom/Water”的Shader，并定义了四个属性：_MainTex、_Speed、_WaveHeight和_WaveFrequency。在SubShader中，我们定义了一个Pass，并在其中编写了顶点着色器和片段着色器的代码。在顶点着色器中，我们使用了UnityObjectToClipPos函数将物体的顶点坐标转换为屏幕坐标。在片段着色器中，我们使用了_Time.y变量和sin函数实现了水波纹效果。

结论

通过攻略的学习，了解了Unity中的Shader，包括Shader的基本概念、Shader的编写方法和Shader的应用场景，并提供了两个示例。我们提供了创建Shader文件、编写顶点着色器和片段着色器的代码、在C#脚本中使用Shader的详细步骤，帮助您快速上手Shader的开发。在实际应用中，需要根据具体的需求和场景选择合适的Shader，并注意Shader的性能和兼容性。