摘要: 這篇文章主要介紹Surface Shaders基礎及Examples詳盡解析

What?? Shader，看起來好高級的樣子，是的，這是Unity中高級進階的必備。因此，兄弟我就在此記下我學習官網的一些心得。

此為一。主要介紹些Surface Shaders的知識。具體的大家也可去官網（如下）學習。

http://docs.unity3d.com/Documentation/Components/SL-SurfaceShaders.html

一、概念篇

1.基準：unity里的shader并不是一門獨特的語言，而是一種代碼生成方式，且可將低層次且復雜的shader編程進行簡化。但同時你也還是得使用Cg/HLSL來寫的。

2.原理：寫一個函數，以UVs或者一些數據為入口，然后以SurfaceOutput為輸出。同時在SurfaceOutput這個結構體里還有不同的屬性。這樣對于這個函數來說，他的執行過程會生成vertex和pixel的Shader，并且傳遞一些渲染的路徑。

3.結構：輸出結構：

structSurfaceOutput{? ? half3 Albedo;? ? half3 Normal;? ? half3 Emission;? ? half Specular;? ? half Gloss;? ? half Alpha;};

Albedo，是漫反射的顏色值。

Normal，法線坐標

Emission，自發光顏色

Specular，鏡面反射系數

Gloss，光澤系數

Alpha，透明度系數

二、編程規則

1.要寫在CGPROGRAM..ENDCG的SubShader的塊里。不可寫在Pass里。

2.shader的名字是可以重復的，重復后，以后來的shader為主。

3.指令詳細：

#pragmasurface surfaceFunction lightModel[optionalparams]

=>surfaceFunction，沒什么好說，肯定是函數名了。

=>lightModel是所采用的光照模型。可以自己寫也可使用內置如Lambert和BlinnPhong.

=>optionalparams:可選參數，一堆可選包括透明度，頂點與顏色函數，投射貼花shader等等。具體用到可以細選。

另外這里有一個功能。在Surface shader的CGPROGRAM里添加 #pragma debug [內容]。可在編譯結果的文件中看到。寫多少都行。但嘗試在其他種shader下不行。

三、實例學習：

1.Simple:

Shader"Example/Diffuse Simple"{SubShader{Tags{"RenderType"="Opaque"}CGPROGRAM#pragmasurface surfLambertstructInput{float4 color:COLOR;};voidsurf(InputIN,inoutSurfaceOutputo){o.Albedo=1;}ENDCG}Fallback"Diffuse"}

第一個。行行來：

第一行：寫個名字。這也有講究的。斜線左邊為其父類的組，無則新增，有則累加，右邊才是真正的名字。注意，這些shader名不像C#腳本，無需文件名與shader名相同。

第二、三行：接下來就在SubShader里添加內容，SubShader是可以有多個的。然后上一個Tags，此處只用到RenderType這種，另外的還有Rendering order, ForceNoShadowCasting..等。這些本階段暫不研究。

第四行：上一條指令，里面指定響應方法為surf且采用Lambert的光照模型。這個必須有的。

第五行：這個結構體，記得名字不能改，只能為Input。里面一個四元素的顏色值（RGBA）。

第七到第九行：第一個參數，純輸入的上述結構體參數。第二個參數，inout標識，意思是可為輸入參數也可為輸出參數。Albedo根據前面介紹到的，是一個rgb的值，如果給一個1，其實就是float3(1,1,1)，就是反射出來的顏色為白色，如果為100，則是加強反射強度，并不會改變其顏色。為0或為負數時道理類似。

最后Fallback，后方的是自帶的shader，可以用自己自定義好的。這里這句的意思是，如果所有subshader在當前顯卡都不支持，則默認返回自帶的Diffuse。

2.Texture:

Shader"Example/Diffuse Texture"{Properties {_MainTex ("Texture",2D) ="white"{}}SubShader {? ? ? Tags {"RenderType"="Opaque"}CGPROGRAM#pragma surface surf LambertstructInput {float2 uv_MainTex;};sampler2D _MainTex;voidsurf (Input IN,inoutSurfaceOutput o) {? ? ? ? ? o.Albedo =tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex).rgb;? ? ? }? ? ? ENDCG? ? }? ? Fallback"Diffuse"}

這個例子呢。其實只是第一個的基礎上添加了一個2D屬性顯示名為Texture。以下解析：

第一個黑體：添加一個名叫_MainTex的屬性，指定其為2D類型且顯示為Texture。"white"那塊可不是亂寫的，是unity的build-in的一些textures的名稱，而不是單純顏色名字。意思是當默認時顯示為名叫white的材質。如改成red（即使用名叫red的材質，如果有其他也可叫其名字），則效果如下：

第二個黑體：uv_MainTex。這其中大有玄機，uv開頭指代后方材質的uv值，因此uv不變，后面的可以根據開頭起的名字動態換。還有哦，這種類似于_MainTex的命名方式是CG推薦的，其實不用下劃線也OK的。

第三個黑體：這個Sampler2D，可以理解為引用一個2D?Texture。因為下面的Tex2D函數需要這種類型。所以說這個后面的名字要與Properties里的對應一樣才行。

第四個黑體：Tex2D，這玩意就是根據對應材質上所有的點找指定 2DSample上的Texture信息，此處需要其RGB信息，就打出來賦給了其反射值。所以對有材質圖的情況下，要顯示出圖，還是要相應的反射其原圖的rgb值。

3.Normal mapping

Shader"Example/Diffuse Bump"{? ? Properties {? ? ? _MainTex ("Texture",2D) ="white"{}_BumpMap ("Bumpmap",2D) ="bump"{}}? ? SubShader {? ? ? Tags {"RenderType"="Opaque"}CGPROGRAM#pragma surface surf LambertstructInput {? ? ? ? float2 uv_MainTex;? ? ? ? float2 uv_BumpMap;? ? ? };? ? ? sampler2D _MainTex;sampler2D _BumpMap;voidsurf (Input IN,inoutSurfaceOutput o) {? ? ? ? o.Albedo = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex).rgb;o.Normal = UnpackNormal (tex2D (_BumpMap, IN.uv_BumpMap));}? ? ? ENDCG? ? }? ? Fallback"Diffuse"}

這個例子里加了個凹凸貼圖，可實現類似一些很漂亮的凹凸效果。

第一個黑體：加一個2D類型的材質，默認為bump。（即帶有凹凸效果的）。

第二個黑體：上一個采集器。采集下來上面的材質。

第三個黑體：有講究，這個UnpackNormal是unity自帶的標準解壓法線用的，所謂解壓，我暫時學習到的只是將法線的區間進行變換。由于tex2D(_BumpMap, IN.uv_BumpMap)取出的是帶壓縮的[0,1]之間，需要轉成[-1,1]。這個函數會針對移動平臺或OPENGL ES平臺采用 RGB法線貼圖，其他采用DXT5nm貼圖。為此也可自己寫。也在網上找到了一些資料，如下參考：

//? Shader: 帶法線貼圖的Surface Shader//? Author: 風宇沖Shader"Custom/3_NormalMap"{? Properties? {? ? _MainTex ("Texture",2D) ="white"{}? ? _NormalMap ("NormalMap",2D) ="white"{}? }? Subshader? {? CGPROGRAM#pragmasurface surf BlinnPhongstructInput? {? float2 uv_MainTex;? };//法線范圍轉換：單位法線 float3(x,y,z),x，y,z的取值范圍是 [-1,1]。在法線貼圖中被壓縮在顏色的范圍[0,1]中，所以需要轉換//(1)RGB法線貼圖float3expand(float3 v){return(v -0.5) *2; }//(2)DXT5nm法線貼圖float3expand2(float4 v){fixed3 normal;normal.xy = v.wy *2-1;normal.z = sqrt(1- normal.x*normal.x - normal.y * normal.y);returnnormal;}? sampler2D _MainTex;? sampler2D _NormalMap;voidsurf(Input IN,inout SurfaceOutput o){? half4 c = tex2D(_MainTex, IN.uv_MainTex);? o.Albedo = c.rgb;? o.Alpha = c.a;//對法線貼圖進行采樣，取得壓縮在顏色空間里的法線（[0,1]）float4 packedNormal = tex2D(_NormalMap, IN.uv_MainTex);//要將顏色空間里的法線[0,1],轉換至真正3D空間里的法線范圍[-1,1]//注意：范圍基本都是從[0,1]轉換至[-1,1].主要是圖的通道與法線xyz的對應關系要根據法線貼圖格式而定//UnpackNormal, UnityCG.cginc里的函數//o.Normal = UnpackNormal(packedNormal);//expand,標準法線解壓函數o.Normal = expand(packedNormal.xyz);? }? ENDCG? }}

[轉載自http://bbs.9ria.com/thread-169460-1-1.html]

4.Rim Lighting

Shader"Example/Rim"{? ? Properties {? ? ? _MainTex ("Texture", 2D) ="white"{}? ? ? _BumpMap ("Bumpmap", 2D) ="bump"{}_RimColor ("Rim Color", Color) = (0.26,0.19,0.16,0.0)//1_RimPower ("Rim Power", Range(0.5,8.0)) = 3.0 //2}? ? SubShader {? ? ? Tags {"RenderType"="Opaque"}? ? ? CGPROGRAM#pragma surface surf Lambertstruct Input {float2 uv_MainTex;float2 uv_BumpMap;float3 viewDir; //3};? ? ? sampler2D _MainTex;? ? ? sampler2D _BumpMap;float4 _RimColor;//4float_RimPower;//5void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o) {? ? ? ? ? o.Albedo = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex).rgb;? ? ? ? ? o.Normal = UnpackNormal (tex2D (_BumpMap, IN.uv_BumpMap));half rim = 1.0 - saturate(dot (normalize(IN.viewDir), o.Normal));//6o.Emission = _RimColor.rgb * pow (rim, _RimPower);//7}? ? ? ENDCG? ? }? ? Fallback"Diffuse"}

新增的一些東西，我都用數字標注了。以下進行詳細解讀：

第一處（//1）:上一個Color類型的顯示為Rim Color的變量。顏色值RGBA對應0.26,0.19,0.16,0.0

第二處（//2）:這個Range類型的變量，結果還是一個float。只是這個float是在這個range之內。為什么這么定義呢。如果超多，或過小，則使用range內指明的值代替。

第三處（//3）:viewDir 意為World Space View Direction。就是當前坐標的視角方向。這里有個從相關網上找的圖：鏈接：http://game.ceeger.com/forum/read.php?tid=11367

第四、五處（//4，//5）:定義兩個變量對應properties里的值，取出使用。

第六、七處：最里層是Normalize函數，用于獲取到的viewDir坐標轉成一個單位向量且方向不變，外面再與點的法線做點積。最外層再用saturate算出一[0,1]之間的最靠近（最小值但大于所指的值）的值。這樣算出一個rim邊界。為什么這么做。原理以下解釋：

=>看圖。

=>這里o.Normal就是單位向量。外加Normalize了viewDir。因此求得的點積就是夾角的cos值。

=>因為cos值越大，夾角越小，所以，這時取反來。這樣，夾角越大，所反射上的顏色就越多。于是就得到的兩邊發光的效果。哈哈這樣明了吧。

這里介紹一下這個half。CG里還有類似的float和fixed。half是一種低精度的float，但有時也會被選擇成與float一樣的精度。fragment是一定會支持fixed類型，同時也會有可能將其精度設成與float一樣，這個比較復雜，后面篇章學到fragment時再深入探討。

以下為與3的對比，大家一下就知道誰是用了rim color的吧。對！下面那個盒子就是用些shader的效果。

5.Detail Texture

Shader"Example/Detail"{? ? Properties {? ? ? _MainTex ("Texture",2D) ="white"{}? ? ? _BumpMap ("Bumpmap",2D) ="bump"{}_Detail ("Detail",2D) ="gray"{}}? ? SubShader {? ? ? Tags {"RenderType"="Opaque"}CGPROGRAM#pragma surface surf LambertstructInput {? ? ? ? ? float2 uv_MainTex;? ? ? ? ? float2 uv_BumpMap;float2 uv_Detail;};? ? ? sampler2D _MainTex;? ? ? sampler2D _BumpMap;sampler2D _Detail;voidsurf (Input IN,inoutSurfaceOutput o) {? ? ? ? ? o.Albedo = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex).rgb;o.Albedo *= tex2D (_Detail, IN.uv_Detail).rgb *2;o.Normal = UnpackNormal (tex2D (_BumpMap, IN.uv_BumpMap));? ? ? }? ? ? ENDCG? ? }? ? Fallback"Diffuse"}

這個最好理解了。

前面三個一樣。上一個2D Texture。

最后一個黑體：在原先的反射基礎上，在加一層，Texture的反射。

就是這樣啦。最后上幾個截圖，大家一定就明白。

6.Detail Texture in Screen Space

Shader"Example/ScreenPos"{? ? Properties {? ? ? _MainTex ("Texture",2D) ="white"{}? ? ? _Detail ("Detail",2D) ="gray"{}? ? }? ? SubShader {? ? ? Tags {"RenderType"="Opaque"}CGPROGRAM#pragma surface surf LambertstructInput {? ? ? ? ? float2 uv_MainTex;float4 screenPos;};? ? ? sampler2D _MainTex;? ? ? sampler2D _Detail;voidsurf (Input IN,inoutSurfaceOutput o) {? ? ? ? ? o.Albedo = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex).rgb;float2 screenUV = IN.screenPos.xy / IN.screenPos.w;//2screenUV *= float2(8,6);o.Albedo *= tex2D (_Detail, screenUV).rgb * 2;}ENDCG? ? }? ? Fallback"Diffuse"}

這個比較有趣，是從上個例子的基礎上將第二層疊加上的2D Texture根據當前屏幕的UV進行疊加，而不是根據自身的UV。這樣帶有含此shader材質的物體的貼圖就會跟著移動到的位置而變換圖片。

這里只需要說三點：

1.關于screenPos:screenPos是一個三維點，但是用齊次坐標的形式表示出來就是（x,y,z,w），根據齊次坐標的性質。（x,y,z,w）的齊次坐標對應三維點（x/w,y/w,z/w）。因此把w值除掉可以看來是一種Normalize的作法，這樣就取出了實際的屏幕xy的UV值。

2.對screenUV進行倍剩：此處剩float2（8，6）意為將原獲取到屏幕尺寸進行拉大的倍數。即x軸拉大8倍，y軸拉大6倍。

3.如何就平鋪了剛好一行8個，一列6個了呢？ 原因我覺得是在于2d Texture自己是按Normalize后進行鋪的，因此在//2(剛轉完標準的)screenPos后，將其剩多少即便將原圖鋪多少張。

OK。明了。其實這個東西可以拿來做放大鏡的應用。上圖：

7. Cubemap reflection

Shader"Example/WorldRefl"{? ? Properties {? ? ? _MainTex ("Texture",2D) ="white"{}_Cube ("Cubemap", CUBE) =""{}}? ? SubShader {? ? ? Tags {"RenderType"="Opaque"}CGPROGRAM#pragma surface surf LambertstructInput {? ? ? ? ???float2 uv_MainTex;float3 worldRefl;};? ? ? sampler2D _MainTex;samplerCUBE _Cube;voidsurf (Input IN,inoutSurfaceOutput o) {? ? ? ? ? o.Albedo = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex).rgb *0.5;o.Emission = texCUBE (_Cube, IN.worldRefl).rgb;}? ? ? ENDCG? ? }? ? Fallback"Diffuse"}

Shader"Example/WorldRefl Normalmap"{? ? Properties {? ? ? _MainTex ("Texture",2D) ="white"{}? ? ? _BumpMap ("Bumpmap",2D) ="bump"{}? ? ? _Cube ("Cubemap", CUBE) =""{}? ? }? ? SubShader {? ? ? Tags {"RenderType"="Opaque"}CGPROGRAM#pragma surface surf LambertstructInput {? ? ? ? ? float2 uv_MainTex;? ? ? ? ? float2 uv_BumpMap;? ? ? ? ? float3 worldRefl;INTERNAL_DATA};? ? ? sampler2D _MainTex;? ? ? sampler2D _BumpMap;? ? ? samplerCUBE _Cube;voidsurf (Input IN,inoutSurfaceOutput o) {? ? ? ? ? o.Albedo = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex).rgb *0.5;? ? ? ? ? o.Normal = UnpackNormal (tex2D (_BumpMap, IN.uv_BumpMap));? ? ? ? ? o.Emission = texCUBE (_Cube,WorldReflectionVector (IN, o.Normal)).rgb;? ? ? }? ? ? ENDCG? ? }? ? Fallback"Diffuse"}

這兩段都是加一個cubemap的反射。第二段相比之下是在有normal反射的基礎上加的。Cubemap這東西，可設置幾種面的不能渲染圖，這方面可用于做天空盒。因為這樣可以從各個角度看過去以顯示不同的渲染效果。

以下說明：

1. worldRefl:即為世界空間的反射向量。

2. texCUBE:將反射向量一個個的往_Cube反射盒上找出然后做為Emission反射出來。

3. 第二個例子只是將其用在Normal反射后，這樣一定要多添加一個INTERNAL_DATA的屬性，另外也需用到WorldReflectionVectore方法取其利用Normal后的反射向量值。

類似于的效果，可見官網中的。我這也有一個，有點像打了光的樣子。

8.Slices via World Space Position

Shader"Example/Slices"{? ? Properties {? ? ? _MainTex ("Texture",2D) ="white"{}? ? ? _BumpMap ("Bumpmap",2D) ="bump"{}? ? }? ? SubShader {? ? ? Tags {"RenderType"="Opaque"}Cull OffCGPROGRAM#pragma surface surf LambertstructInput {? ? ? ? ? float2 uv_MainTex;? ? ? ? ? float2 uv_BumpMap;float3 worldPos;};? ? ? sampler2D _MainTex;? ? ? sampler2D _BumpMap;voidsurf (Input IN,inoutSurfaceOutput o) {clip (frac((IN.worldPos.y+IN.worldPos.z*0.1) *5) -0.5);o.Albedo = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex).rgb;? ? ? ? ? o.Normal = UnpackNormal (tex2D (_BumpMap, IN.uv_BumpMap));? ? ? }? ? ? ENDCG? ? }? ? Fallback"Diffuse"}

在看完這段后，我自己另外又加一段，以作對比：

float3_tWorldPos;voidsurf(Input IN, inout SurfaceOutput o){_tWorldPos = IN.screenPos.xyz / IN.screenPos.w;//clip (frac((IN.worldPos.y+IN.worldPos.z*0.1) * 5) - 0.5);clip (frac((_tWorldPos.y+_tWorldPos.z*0.1) *3) -0.5);? ? o.Albedo = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex).rgb;? ? o.Normal = UnpackNormal (tex2D (_BumpMap, IN.uv_BumpMap));}

第二個黑體：frac是取小數的函數，如1.23 取出來是 0.23。clip函數用于清Pixel的，負值情況下才進行清pixel。且越小，即絕對值越大則清越多。這里注意那個* 5，仔細一想，如果frac出來的值越大，-0.5值就越大，絕對值就越小，因此這樣清掉的pixel越少，所以就可以間接的增加分段的次數。那為什么要+IN.worldPos.z*0.1呢，主要原因就是空開的斷添加一個傾斜角度，可以用空間思想想下。

我的那段，就是將要clip的坐標換掉，換成屏幕的。這樣你移動物體時，clip掉的部分會變化。

最后，上下效果圖：

9.Normal Extrusion with Vertex Modifier

Shader"Example/Normal Extrusion"{? ? Properties {? ? ? _MainTex ("Texture",2D) ="white"{}_Amount ("Extrusion Amount", Range(-1,1)) =0.5}? ? SubShader {? ? ? Tags {"RenderType"="Opaque"}CGPROGRAM#pragma surface surf Lambertvertex:vert//1structInput {? ? ? ? ? float2 uv_MainTex;? ? ? };float_Amount;//2void vert (inout appdata_full v) { //3v.vertex.xyz += v.normal * _Amount; //4}sampler2D _MainTex;voidsurf (Input IN,inoutSurfaceOutput o) {? ? ? ? ? o.Albedo = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex).rgb;? ? ? }? ? ? ENDCG? ? }? ? Fallback"Diffuse"}

這是個自定義vertex的例子，效果可以實現點坐標的放大縮小，以形成肥仔與瘦棍的效果，哈哈。

第一個黑體（//1）:添加一個可選參數為vertex，主要是為了給其添加一個函數vert。

第二個黑體（//2）:這個_Amount對應開頭的那個屬性_Amount。具體是個Range值，可在shader界面外通過滑動條改變這個值。默認為0.5。

第三個黑體（//3）:這里除了之前學過的東西外，多了個appdata_full的結構體。這里面的結構（載自UNITY官方論壇）如下：

structappdata_full{

float4 vertex : POSITION;

float4 tangent : TANGENT;

float3normal: NORMAL;

float4 texcoord : TEXCOORD0;

float4 texcoord1 : TEXCOORD1;

fixed4 color : COLOR;

#if defined(SHADER_API_XBOX360)

half4 texcoord2 : TEXCOORD2;

half4 texcoord3 : TEXCOORD3;

half4 texcoord4 : TEXCOORD4;

half4 texcoord5 : TEXCOORD5;

#endif

};

第四個黑體（//4）:就是像為個點，換當前法線向量的指定倍數進行擴展。

上效果：

10.Custom data computed per-vertex

Shader"Example/Custom Vertex Data"{? ? Properties {? ? ? _MainTex ("Texture",2D) ="white"{}? ? }? ? SubShader {? ? ? Tags {"RenderType"="Opaque"}CGPROGRAM#pragma surface surf Lambertvertex:vertstruct Input {float2 uv_MainTex;float3 customColor;//1};voidvert (inoutappdata_full v,outInput o) {//2UNITY_INITIALIZE_OUTPUT(Input,o);//3? ???????? ?o.customColor = abs(v.normal);//4}? ? ? sampler2D _MainTex;voidsurf (Input IN,inoutSurfaceOutput o) {? ? ? ? ? o.Albedo = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex).rgb;o.Albedo *= IN.customColor;//5}? ? ? ENDCG? ? }? ? Fallback"Diffuse"}

這個例子是用來渲染顏色的。我的分析如下:

第一處（//1）:取一個顏色值，float3，對應RGB。

第二處（//2）:較前個例子，多一個Input類型的參數，只為輸出使用。

第三處（//3）:UNITY_INITIALIZE_OUTPUT(type,name)這個函數大有用處，主要是將叫[name]的變量請空改成type類型。以下是從HLSLSupport.cginc里找到的定義：

#ifdefined(UNITY_COMPILER_HLSL)#defineUNITY_INITIALIZE_OUTPUT(type,name) name = (type)0;#else#defineUNITY_INITIALIZE_OUTPUT(type,name)#endif

第四處（//4）:RGB顏色值當然只能為正值，所以使用絕對值去取normal的值。

第五處（//5）:在原先已經渲染上texture顏色值的基礎上，加上這層自定義的顏色值。

上效果：

11.Final Color Modifier

Shader"Example/Tint Final Color"{? ? Properties {? ? ? _MainTex ("Texture",2D) ="white"{}_ColorTint ("Tint", Color) = (1.0,0.6,0.6,1.0)}? ? SubShader {? ? ? Tags {"RenderType"="Opaque"}CGPROGRAM#pragma surface surf Lambertfinalcolor:mycolorstruct Input {float2 uv_MainTex;? ? ? };fixed4 _ColorTint;voidmycolor (Input IN, SurfaceOutput o,inoutfixed4 color){color *= _ColorTint;}? ? ? sampler2D _MainTex;voidsurf (Input IN,inoutSurfaceOutput o) {? ? ? ? ? o.Albedo = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex).rgb;? ? ? }? ? ? ENDCG? ? }? ? Fallback"Diffuse"}

這個例子是跟上面例子的對比，前種使用普通反射進行疊加上顏色，此處則是直接使用finalcolor對其顏色進行處理，這種可以處理整個模型的固定顏色值的渲染。以下做簡要的分析：

1.finalcolor:mycolor :這個是另一種可選參數，就是用戶自定義的顏色處理函數。函數名為mycolor.

2.mycolor函數：注意到函數除了有surf的兩個參數外，還多了個顏色參數，這個顏色參數就是當前模型上顏色對象，對他的更改將直接影響全部來自于lightmap,light probe和一些相關資源的顏色值。

效果：

12.Custom Fog with Final Color Modifier

Shader"Example/Fog via Final Color"{? ? Properties {? ? ? _MainTex ("Texture",2D) ="white"{}_FogColor ("Fog Color", Color) = (0.3,0.4,0.7,1.0)}? ? SubShader {? ? ? Tags {"RenderType"="Opaque"}? ? ? CGPROGRAM#pragmasurface surf Lambertfinalcolor:mycolor vertex:myvertstructInput {? ? ? ? ? float2 uv_MainTex;half fog;};voidmyvert(inout appdata_full v,outInput data){UNITY_INITIALIZE_OUTPUT(Input,data);float4 hpos = mul (UNITY_MATRIX_MVP, v.vertex);//1data.fog = min (1, dot (hpos.xy, hpos.xy) * 0.1); //2}? ? ? fixed4 _FogColor;voidmycolor(Input IN, SurfaceOutput o, inout fixed4 color){fixed3 fogColor = _FogColor.rgb;#ifdef UNITY_PASS_FORWARDADD //3fogColor = 0;//3?????? ????????????#endif//3 ????????????color.rgb = lerp (color.rgb, fogColor, IN.fog); //4}sampler2D _MainTex;voidsurf(Input IN, inout SurfaceOutput o){? ? ? ? ? o.Albedo = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex).rgb;? ? ? }? ? ? ENDCG? ? }? ? Fallback"Diffuse"}

這個很高難度，里面還有些之前沒用到過的函數，以下是我的理解：

第一處（//1）:mul是矩陣相乘的函數。UNITY_MATRIX_MVP是model、view、projection三個矩陣相乘出來的4x4的矩陣。v.vertex是一個float4的變量，可理解成4x1的矩陣，兩者相乘，則得出一個float4，這個值就是視角窗口的坐標值，這個坐標就跟camera的關聯了。

第二處（//2）:這個fog的浮點值就是其強度，范圍一般在-1到1之間，說一般，只是我個人建議的值，設成其他也行，只是沒多大意義。越負就越黑。再看后面這個點積，這個仔細一想，不難理解，其實就是為了達到一種擴散的效果，因此兩個一樣的向量相乘，其實就是直接對坐標做平方擴展，這樣fog就更有霧的感覺。

第三處（//3）:這個宏不好找，就看官方對這個例子的解釋為正向渲染時的額外通道。字面不好理解，多多嘗試過可以有所發現，其實就是在霧氣漸漸消失處那塊額外的渲染區。可以將fogColor = 0; 改成fogColor = fixed3(1,0,0)。外面霧氣顏色再選成白色，效果則如下：

霧氣改成綠色后：效果如下：

第四處（//4）:lerp函數是個有趣的函數。第一個參數是左邊界，第二個參數是右邊界，第三個相當于一個值介于0到1之間的游標。游標為0，則為左邊界，為1為右邊界，取中間值則是以此類推，取插值。其實也可以把它看成百分比。這里的fog則可以看來那個游標，值越大，則越接近fogColor，越小越接近原色。

原shader所出來的效果再來張：

13.Linear Fog

Shader"Example/Linear Fog"{? ??Properties {? ? _MainTex ("Base (RGB)",2D) ="white"{}? }? SubShader {? ? Tags {"RenderType"="Opaque"}? ? LOD200//1CGPROGRAM#pragmasurface surf Lambert finalcolor:mycolor vertex:myvertsampler2D _MainTex;? ? uniform half4 unity_FogColor;//2uniform half4 unity_FogStart;? ? uniform half4 unity_FogEnd;structInput {? ? ? float2 uv_MainTex;? ? ? half fog;? ? };voidmyvert(inout appdata_full v,outInput data){? ? ? UNITY_INITIALIZE_OUTPUT(Input,data);floatpos = length(mul (UNITY_MATRIX_MV, v.vertex).xyz);//3floatdiff = unity_FogEnd.x - unity_FogStart.x;//4floatinvDiff =1.0f / diff;//5data.fog = clamp ((unity_FogEnd.x - pos) * invDiff,0.0,1.0);//6}voidmycolor(Input IN, SurfaceOutput o, inout fixed4 color){? ? ? fixed3 fogColor = unity_FogColor.rgb;#ifdef UNITY_PASS_FORWARDADDfogColor =0;#endifcolor.rgb = lerp (fogColor, color.rgb, IN.fog);? ? }voidsurf(Input IN, inout SurfaceOutput o){? ? ? half4 c = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex);? ? ? o.Albedo = c.rgb;? ? ? o.Alpha = c.a;? ? }? ? ENDCG? }? FallBack"Diffuse"}

這個官方只貼出了代碼，無任何解釋。網上也未曾看到有人解答，在此為大家分析下。其實這個與上面那個例子相比之下，采用的fog的源頭變了，這里是獲取rendersettings里的fog來設置Fog的顏色、強度與起點終點等。以下進行解析：

第一處（//1）:LOD 200，200是個代號，設成此的目的就是限制shader級別只到200為止，高過200的不采用，即使顯卡支持，也不會使用高過200的shader級別的渲染方式。官方的解釋：http://docs.unity3d.com/Documentation/Components/SL-ShaderLOD.html

第二處（//2）:此處標記uniform的意圖就是讓Cg可以使用此變量。因此這三個uniform變量均來自于RenderSetting中。你可以預先設置好三個值。

第三處（//3）:length函數用于取一個向量的長度，如果是float3則采取如下形式：

floatlength(float3 v){returnsqrt(dot(v,v));}

就是點積取平方根。

第四處（//4）:計算fog起終點間的反差。

第五處（//5）:將4中算得的diff置反過來。

第六處（//6）:則將算出來的離視角的距離與0到1之間進行比對，小于0則為0，大于1則為1，范圍之內就是其原值，總的來說，利用clamp函數防止其出界。

分析下原理：咱們先將rendersetting里的顏色設成紅色，fog start 設成0， fog end設成50。

這時算出的diff = 50, invdiff = 1/50。將原fog的計算稍做簡化，得出如下結果：

fog = clamp((1 - pos/50) , 0 , 1)；這個式子很是明了，pos是距離，即距離越遠，clamp里值越小，根據后面這句：

color.rgb = lerp (fogColor, color.rgb, IN.fog);

我們就可以判斷出其越靠近fogColor,霧氣就會越重。

最后上個效果圖：這里選的是Linear的fog。

到此，所有的surface shader的官方例子都詳細的介紹完了。哎，開源中國對cg無什么代碼顯示支持，大家要代碼看不清，可以直接去官網上去面看。http://docs.unity3d.com/Documentation/Components/SL-SurfaceShaderExamples.html

這里送上本文的項目工程：http://pan.baidu.com/s/1xindN

四、學習技巧

這里是我個人的一些觀點：

1.遇問題先找官網，找官網論壇，找官網文檔。

2.學會從軟件根目錄下的CGIncludes文件夾下找相關的函數宏定義。

3.積累相關線性代數與計算機圖形學的知識，學習會更輕松些。

文中要有不對的地方，歡迎大家留言指正，其實與愛好Unity的人互相學習討論！

下文將為大家送上對于官網的surface shader的其他方面的學習手記。敬請期待。。積極更新中。。

#本文系原創，全部解析內容來自自我學習的記錄，請在轉載時注明出處，謝謝#