给程序员的一份unityShader的编写指南，让你成为着色器高手！

2023-10-22 16:14:45

着色器：深入浅出了解 3D 图形渲染的秘诀

一、着色器的世界

想象一下你正在玩一款游戏，被周围令人惊叹的 3D 图形所包围。你知道这些图像是如何呈现的吗？这就是着色器发挥作用的地方。着色器是特殊的程序，负责将 3D 模型“着色”并将其渲染到屏幕上。就像魔法一样，它们为虚拟世界注入了生机，为我们的游戏和互动体验增添了令人着迷的视觉效果。

二、着色器的秘密成分

着色器由两个重要部分组成：顶点着色器和片元着色器。顶点着色器处理模型中每个顶点的颜色和位置，而片元着色器决定屏幕上每个像素的颜色。通过组合这两种着色器，可以实现从简单的阴影到逼真的光照和令人惊叹的纹理效果等一系列视觉效果。

三、编写顶点着色器

进入着色器编程的第一个步骤是编写顶点着色器。想象一下你正在绘制一个场景中的树。顶点着色器负责确定树中每个顶点的颜色和世界空间位置。它使用“vPos”变量获取顶点的世界空间位置，并使用“vTexCoord”变量获取其纹理坐标。

代码示例：

// 顶点着色器
void vert(inout appdata_full v)
{
    UNITY_INITIALIZE_OUTPUT(v, UNITY_INITIALIZE_OUTPUT_VPOSITION);
    UNITY_TRANSFER_INSTANCE_ID(v, instanceID);

    v.vertex.xyz = v.vertex.xyz * _Object2World;
    v.vertex.w = 1.0;
    v.color = _Color;
    v.texcoord0.xy = TRANSFORM_TEX(v.texcoord0, _MainTex_ST);
}

四、构建片元着色器

片元着色器负责计算屏幕上每个像素的颜色。它使用“fragColor”变量来设置像素的颜色。通过访问“gl_FragCoord”变量，它可以了解像素在屏幕上的位置。

代码示例：

// 片元着色器
void frag(inout appdata_full v)
{
    UNITY_INITIALIZE_OUTPUT(v, v.vertex);

    UNITY_TRANSFER_INSTANCE_ID(v, instanceID);
    half4 color = _Color * tex2D(_MainTex, v.texcoord0.xy);
    v.color = color;
}

五、添加光照和纹理

为了让场景栩栩如生，需要添加光照和纹理。光照使用“light.color”和“light.direction”内置函数，而纹理使用“tex2D”函数。

六、创造着色器效果

着色器的真正魔力在于它们创造视觉效果的能力。通过使用不同的技术，可以实现雾气、阴影、环境光遮蔽和各种其他效果。这些效果可以提升视觉质量，让你的游戏世界更加沉浸和引人入胜。

七、优化着色器

优化着色器对于提高游戏性能至关重要。可以通过减少指令数和纹理采样来实现这一点。

结论

着色器是 3D 图形渲染的关键组成部分。它们为虚拟世界带来了视觉深度和逼真度，使游戏和交互式体验栩栩如生。从编写顶点和片元着色器到添加光照和纹理，你可以掌握着色器的基础知识，并创建令人惊叹的视觉效果。让我们踏上旅程，深入探索着色器的世界，释放你创造力的无限可能。

常见问题解答

1. 什么是着色器？
着色器是特殊程序，用于控制如何将 3D 模型渲染到屏幕上，负责确定每个顶点和像素的颜色和位置。

2. 着色器由哪些部分组成？
着色器由顶点着色器和片元着色器组成，分别处理顶点和像素的颜色和位置。

3. 如何编写顶点着色器？
顶点着色器使用“vPos”和“vTexCoord”变量来确定顶点的位置和纹理坐标。