Unity Shader 的编程流程和结构
Unity Shader 的编程流程和结构Unity Shader 的编程主要由以下三个核心部分构成：Properties（属性）、SubShader（子着色器） 和 Fallback（回退）。下面是它们的具体作用和结构：
1. Properties（属性）
[*]作用：
Properties 界说了着色器的可调参数，用户可以通过 Unity 的 Inspector 面板调解材质的外观，比方颜色、纹理或数值。
[*]结构：
通常包罗颜色（Color）、纹理（2D）、浮点数（Float）、向量（Vector）等范例的变量。
[*]示例：Properties
{
_Color ("颜色", Color) = (1,1,1,1) // 定义一个颜色属性，初始值为白色
_MainTex ("主纹理", 2D) = "white" {} // 定义一个主纹理，默认为白色纹理
_BumpMap ("法线贴图", 2D) = "bump" {} // 定义一个法线贴图，默认为 Unity 内置法线纹理
}
2. SubShader（子着色器）
[*]作用：
SubShader 包含着色器的核心渲染逻辑，界说了渲染管线中的具体操纵，通常通过一个或多个 Pass 来实现。
[*]结构：
[*]Tags：用于指定渲染队列（如 “Opaque” 或 “Transparent”）、光照模式等。
好的，我会用中文回答你的问题。由于你没有具体提出关于什么的问题，我假设你需要关于 Unity Shader Tags 的解释。以下是具体的回答：
Unity Shader Tags 详解
在 Unity 中，Shader 的 Tags 用于界说渲染举动和着色器在渲染管线中的处置惩罚方式。下面我将以一个常见示例为底子，具体解释一些典范的 Tags：
Tags {"Queue"="Transparent" "LightMode"="ForwardBase" "IgnoreProjector"="True" "RenderType"="Transparent"}
1. "Queue"="Transparent"
[*]作用：控制物体的渲染次序。
[*]解释：Unity 的渲染管线按照“渲染队列（Render Queue）”的次序渲染物体。"Transparent" 表现这个物体属于透明队列，通常用于渲染玻璃、水、粒子等透明效果。透明物体会在不透明物体（如 "Geometry" 队列）之后渲染，而且会从后往前排序，以确保正确混合。
[*]重要性：透明物体的渲染次序对视觉效果至关重要，过早渲染可能导致混合错误。
[*]示例：玻璃窗的 Shader 会使用这个 Tag，确保在墙壁之后渲染。
2. "LightMode"="ForwardBase"
[*]作用：指定着色器 Pass 的光照模式。
[*]解释：Unity 支持多种渲染路径，其中 Forward Rendering（前向渲染）是一种常见路径。"ForwardBase" 是前向渲染中的一个 Pass，负责处置惩罚主方向光源（如太阳光）和环境光，盘算物体如何受这些光照影响。
[*]重要性：这是前向渲染中处置惩罚基本光照的关键 Pass。
[*]示例：大多数底子 Shader 使用 "ForwardBase" 来相应场景中的主光源。
3. "IgnoreProjector"="True"
[*]作用：控制物体是否受 Projector（投影器）影响。
[*]解释：Unity 的 Projector 组件可以将纹理投影到物体上（如阴影或光斑）。设置为 "True" 表现这个物体不受 Projector 影响，即不会被投影覆盖。
[*]重要性：适合不想被额外投影影响的物体，比方透明 UI 元素。
[*]示例：一个透明按钮可能使用这个 Tag，避免被场景中的投影干扰。
4. "RenderType"="Transparent"
[*]作用：界说物体的渲染范例。
[*]解释：这个 Tag 主要用于 Unity 的**着色器更换（Shader Replacement）**功能，帮助 Unity 识别物体的渲染特性。比方，在渲染阴影或深度图时，Unity 会根据 "RenderType" 选择符合的着色器。
[*]重要性：确保 Unity 在特别渲染（如阴影）中正确处置惩罚透明物体。
[*]示例：所有透明物体的 Shader 通常会使用这个值。
Unity Shader Tags 总结
这些 Tags 共同界说了一个透明物体的渲染举动：
[*]渲染次序：在不透明物体之后渲染（"Queue"="Transparent"）。
[*]光照模式：处置惩罚主光源和环境光（"LightMode"="ForwardBase"）。
[*]投影器影响：不受 Projector 影响（"IgnoreProjector"="True"）。
[*]渲染范例：标记为透明物体（"RenderType"="Transparent"）。
这种组合非常适合需要透明效果的 Shader，比方玻璃、粒子或水面。
常见 Unity Tags 及其作用
以下是 Unity Shader 中常用的 Tags，供你参考：
Tag作用常用值"Queue"控制渲染次序"Background", "Geometry", "Transparent", "Overlay""LightMode"指定光照模式"ForwardBase", "ForwardAdd", "ShadowCaster""RenderType"界说渲染范例，用于着色器更换"Opaque", "Transparent", "TransparentCutout""IgnoreProjector"是否忽略 Projector 的影响"True", "False""ForceNoShadowCasting"强制不投射阴影"True", "False" "Queue" 的常见值
[*]"Background"（1000）：天空盒等配风景体。
[*]"Geometry"（2000）：默认不透明物体。
[*]"Transparent"（3000）：透明物体。
[*]"Overlay"（4000）：UI 或特效。
"LightMode" 的常见值
[*]"ForwardBase"：处置惩罚主光源和环境光。
[*]"ForwardAdd"：处置惩罚额外的光源。
[*]"ShadowCaster"：用于投射阴影。
总结
Unity Shader Tags 是控制渲染举动的核心工具。通过公道设置 Tags，你可以调解物体的渲染次序、光照处置惩罚方式以及其他特性。盼望这个回答能帮到你！如果有更具体的问题，请告诉我，我会进一步解答。
[*]Pass：每个 Pass 界说一次渲染过程，包含顶点着色器和片段着色器。 Tags也可以写在Pass内里
[*]CGPROGRAM：使用 HLSL 语言编写具体的着色器代码。
[*]示例：SubShader
{
Tags { "RenderType"="Opaque" } // 指定渲染类型为不透明
Pass
{
CGPROGRAM
#pragma vertex vert // 声明顶点着色器函数
#pragma fragment frag // 声明片段着色器函数
ENDCG
}
}
3. Fallback（回退）
[*]作用：
当硬件不支持当前 SubShader 时，Unity 会尝试使用 Fallback 指定的备用着色器，确保渲染不会失败。
[*]结构：
通常指向一个简单内置着色器，如 “Diffuse” 或 “VertexLit”。
[*]示例：Fallback "Diffuse" // 当 SubShader 不可用时，回退到 Diffuse 着色器
Unity Shader 的编程思路
编写 Unity Shader 时，需要遵照以下清晰的思路，确保代码逻辑清晰且效果符合预期：
[*] 明确渲染目标
[*]在开始编写之前，明确着色器要实现的效果，比方不透明物体、透明效果、光照表现照旧特别视觉效果（如水面、玻璃）。
[*] 选择渲染路径
[*]根据项目需求选择适合的渲染路径：
[*]前向渲染（Forward Rendering）：适合实韶光照较少的场景。
[*]延长渲染（Deferred Rendering）：适合大量动态光源的场景。
[*] 界说 Properties
[*]确定用户需要调解的参数，比方颜色、纹理、光泽度、透明度等，并为这些参数设置公道的默认值。
[*] 编写 SubShader
[*]根据目标效果，编写顶点着色器（处置惩罚顶点数据）和片段着色器（盘算像素颜色）。
[*]使用 Tags 控制渲染次序和光照模式，确保与 Unity 的渲染管线兼容。
[*] 优化性能
[*]只管淘汰 Pass 数量，合并渲染操纵以提拔效率。
[*]使用符合的数据范例和精度（如 half 替代 float），淘汰盘算开销。
[*] 调试与测试
[*]使用 Unity 的 Frame Debugger 检查渲染过程，定位问题。
[*]使用 Profiler 分析性能，确保着色器运行高效。
Unity Shader 中的渲染状态设置
在 Unity Shader 中，渲染状态（Render State）界说了渲染管线如何处置惩罚几何体、深度、颜色等信息。除了 ZWrite 和 ZTest，还有其他相关设置共同影响渲染举动。以下是具体的说明：
1. ZWrite（深度写入）
[*]作用：决定是否将物体的深度值写入深度缓冲区（Depth Buffer）。
[*]可选值：
[*]ZWrite On：开启深度写入（默认值），物体渲染后会更新深度缓冲区。
[*]ZWrite Off：关闭深度写入，物体不会影响深度缓冲区。
[*]使用场景：
[*]不透明物体：通常使用 ZWrite On，确保正确遮挡背面的物体。
[*]透明物体：通常使用 ZWrite Off，避免拦截后续物体的渲染，同时配合混合（Blend）实现透明效果。
[*]注意：纵然关闭 ZWrite，深度测试（ZTest）仍旧会见效。
2. ZTest（深度测试）
[*]作用：决定物体是否通过深度测试，从而判断是否渲染该像素。
[*]可选值：
[*]ZTest Less：深度值小于深度缓冲区值时通过。
[*]ZTest Greater：深度值大于深度缓冲区值时通过。
[*]ZTest LEqual：深度值小于或即是时通过（默认值）。
[*]ZTest GEqual：深度值大于或即是时通过。
[*]ZTest Equal：深度值相等时通过。
[*]ZTest Always：始终通过深度测试。
[*]ZTest Never：始终不通过深度测试。
[*]使用场景：
[*]不透明物体：通常使用 ZTest LEqual，确保按深度次序正确渲染。
[*]透明物体：通常也用 ZTest LEqual，但配合 ZWrite Off 和 Blend。
[*]特别效果：如 ZTest Always 用于强制渲染（如 UI 或前景效果）。
[*]注意：ZTest 的效果只影响像素是否渲染，不影响深度缓冲区的更新（由 ZWrite 控制）。
3. Blend（颜色混合）
[*]作用：控制当前渲染的颜色（源颜色）与颜色缓冲区已有颜色（目标颜色）的混合方式。
[*]可选值：
[*]Blend Off：关闭混合（默认值），直接覆盖颜色缓冲区。
[*]Blend SrcFactor DstFactor：指定源因子和目标因子的混合公式。
[*]常见示例：
[*]Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha：标准透明混合。
[*]Blend One One：加法混合。
[*]使用场景：
[*]透明物体：开启混合（如 Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha）实现透明效果。
[*]不透明物体：通常关闭混合，直接覆盖配景。
[*]注意：Blend 通常与 ZWrite Off 和 Queue="Transparent" 配合使用。
4. Cull（面剔除）
[*]作用：决定剔除物体的哪个面（正面或反面），或不剔除。
[*]可选值：
[*]Cull Back：剔除反面（默认值）。
[*]Cull Front：剔除正面。
[*]Cull Off：不剔除，渲染双面。
[*]使用场景：
[*]不透明物体：使用 Cull Back 提高性能，只渲染正面。
[*]透明物体：常使用 Cull Off，确保双面可见。
[*]注意：双面渲染会增加性能开销。
5. Offset（深度偏移）
[*]作用：调解物体的深度值，避免深度冲突（Z-Fighting）。
[*]语法：
[*]Offset Factor, Units：Factor 影响深度斜率，Units 提供固定偏移。
[*]使用场景：
[*]重叠平面：如贴花、道路标记，使用 Offset -1, -1 调解深度。
[*]注意：Offset 不影响深度缓冲区内容，仅影响深度测试时的比较值。
6. ColorMask（颜色掩码）
[*]作用：控制哪些颜色通道（R、G、B、A）写入颜色缓冲区。
[*]可选值：
[*]ColorMask RGBA：写入所有通道（默认值）。
[*]ColorMask RGB：只写入 RGB 通道。
[*]ColorMask A：只写入 Alpha 通道。
[*]ColorMask 0：不写入任何通道。
[*]使用场景：
[*]特别效果：如只写入 Alpha 通道用于后期处置惩罚。
[*]优化：配合深度测试实现某些渲染技巧。
完整 Shader 示例
以下是一个联合多种渲染状态的 Unity Shader 示例，用于透明物体渲染：
Shader "Custom/FullRenderStateExample"
{
Properties
{
_Color ("颜色", Color) = (1,1,1,1)
_MainTex ("主纹理", 2D) = "white" {}
}
SubShader
{
Tags { "Queue"="Transparent" "RenderType"="Transparent" }
ZWrite Off // 关闭深度写入
ZTest LEqual // 深度测试：小于或等于时通过
Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha // 标准透明混合
Cull Off // 渲染双面
Offset -1, -1 // 深度偏移
ColorMask RGB // 只写入 RGB 通道
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 _Color;
v2f vert (appdata v)
{
v2f o;
o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
o.uv = v.uv;
return o;
}
fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
{
fixed4 col = tex2D(_MainTex, i.uv) * _Color;
return col;
}
ENDCG
}
}
}
总结
Unity Shader 的渲染状态控制了渲染管线的举动，以下是关键设置的同一说明：
[*]ZWrite：控制深度写入，决定是否更新深度缓冲区。
[*]ZTest：控制深度测试，决定像素是否渲染。
[*]Blend：控制颜色混合，常用于透明效果。
[*]Cull：控制面剔除，优化性能或实现双面渲染。
[*]Offset：调解深度值，解决深度冲突。
[*]ColorMask：控制颜色通道写入，用于特别需求。
编程过程中必须把握的关键点
要编写出高效且功能美满的 Unity Shader，以下几个关键点是必须把握的：
[*] 顶点着色器（Vertex Shader）
[*]作用：处置惩罚顶点数据（如位置、法线、UV 坐标），并将顶点从模子空间转换到裁剪空间。
[*]关键技能：把握 Unity 提供的变换函数，如 UnityObjectToClipPos。
[*] 片段着色器（Fragment Shader）
[*]作用：盘算每个像素的颜色，负责纹理采样、光照盘算和最终颜色输出。
[*]关键技能：熟练编写像素级逻辑，处置惩罚光照和材质效果。
[*] 光照模子
[*]底子模子：把握 Lambert（漫反射）和 Blinn-Phong（高光反射）等常见光照模子。
[*]Unity 特性：明确 Unity 的光照系统，包罗全局光照（GI）、实韶光照和阴影。
[*] 纹理采样
[*]方法：使用 tex2D 函数从纹理中采样颜色。
[*]技巧：把握 UV 坐标的偏移、缩放和动画，实现动态纹理效果。
[*] 渲染状态
[*]控制项：设置深度测试（ZTest）、深度写入（ZWrite）、混合模式（Blend）、面剔除（Cull）等。
[*]应用：根据需求调解透明度、双面渲染等效果。
[*] 内置变量和函数
[*]内置变量：认识 Unity 提供的变量，如 _Time（时间）、_WorldSpaceLightPos0（主光源位置）。
[*]辅助函数：使用 UnityCG.cginc 中的函数（如 UnityObjectToClipPos、dot），简化开发。
总结
Unity Shader 的编程需要把握其基本结构（Properties、SubShader、Fallback），并遵照从明确目标到优化性能的清晰思路。在编程过程中，熟练把握顶点和片段着色器、光照模子、纹理采样以及渲染状态是实现高效着色器的关键。通过不断实践和调试，你将可以或许编写出功能强大且性能优越的着色器，为 Unity 项目增加独特的视觉效果。
好的，我来为你完整解答 Unity Shader 中与 ZWrite、ZTest 相关的渲染状态设置，并同一说明所有常见的渲染状态，帮助你全面明确这些设置的作用和使用场景。
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