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「游戏引擎 浅入浅出」4.1 Unity Shader和OpenGL Shader

来给你糖吃 2023-03-28 原文

「游戏引擎 浅入浅出」从零编写游戏引擎教程,是一本开源电子书,PDF/随书代码/资源下载:

https://github.com/ThisisGame/cpp-game-engine-book


4.1 Unity Shader和OpenGL Shader

上一节提到,OpenGL Shader是配套出现的, Vertex Shader(顶点着色器)、Fragment Shader(片段着色器/像素着色器),两者缺一不可。

但是我用了20年Unity都没有见过类似的代码,这是咋回事,Unity跳过OpenGL自己实现了图形库吗?

1. Unity Shader类型

打开Unity,新建Shader。

在Unity中,可以创建4种Shader。

  1. Standard Surface Shader
  2. Unlit Shader
  3. Image Effect Shader
  4. Compute Shader

这4种Shader,是对一套特定功能的Vertex Shader、Fragment Shader组合,取的名字。

以C语言为例,我们编写多个C语言代码,可以编译出各种程序,如收银台程序、聊天程序、游戏程序,每一种程序都针对特定功能。

用编写的Vertex Shader、Fragment Shader,也可以编译得到各种程序,如无光照的GPU程序、有光照的GPU程序、特效程序,每一种程序都针对特定功能。

Unity中可选的4种Shader,每一种都是针对特定功能,每一种都是由不同的Vertex Shader、Fragment Shader组成。

2. Unity Shader代码

上面说,Unity Shader是由Vertex Shader、Fragment Shader组成,那就是说,Unity Shader里面的代码由Vertex Shader、Fragment Shader拼起来咯?

3.绘制简单图形 这一章的配套项目里,ShaderSource.h 就是由 Vertex Shader 和 Fragment Shader 拼起来的,那Unity Shader也是如此吗?

创建一个 Standard Surface Shader,观察代码,发现结构完全不一样,连 入口 main 函数都没有!

Shader "Custom/NewSurfaceShader" {
	Properties {
		_Color ("Color", Color) = (1,1,1,1)
		_MainTex ("Albedo (RGB)", 2D) = "white" {}
		_Glossiness ("Smoothness", Range(0,1)) = 0.5
		_Metallic ("Metallic", Range(0,1)) = 0.0
	}
	SubShader {
		Tags { "RenderType"="Opaque" }
		LOD 200
		
		CGPROGRAM
		// Physically based Standard lighting model, and enable shadows on all light types
		#pragma surface surf Standard fullforwardshadows

		// Use shader model 3.0 target, to get nicer looking lighting
		#pragma target 3.0

		sampler2D _MainTex;

		struct Input {
			float2 uv_MainTex;
		};

		half _Glossiness;
		half _Metallic;
		fixed4 _Color;

		// Add instancing support for this shader. You need to check 'Enable Instancing' on materials that use the shader.
		// See https://docs.unity3d.com/Manual/GPUInstancing.html for more information about instancing.
		// #pragma instancing_options assumeuniformscaling
		UNITY_INSTANCING_CBUFFER_START(Props)
			// put more per-instance properties here
		UNITY_INSTANCING_CBUFFER_END

		void surf (Input IN, inout SurfaceOutputStandard o) {
			// Albedo comes from a texture tinted by color
			fixed4 c = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex) * _Color;
			o.Albedo = c.rgb;
			// Metallic and smoothness come from slider variables
			o.Metallic = _Metallic;
			o.Smoothness = _Glossiness;
			o.Alpha = c.a;
		}
		ENDCG
	}
	FallBack "Diffuse"
}

这是因为,我们在Unity中写的Shader代码,并不是标准的OpenGL Shader,而是NVIDIA开发的Cg语言。

Cg语言可以由工具,转换成OpenGL Shader,或者DX Shader,毕竟Unity是跨平台引擎,如果没有Cg语言,那每一种功能的Shader既要写OpenGL的,又要写DX的,要累死程序员了。

3.Unity Shader转OpenGL Shader

Unity中选中创建的Shader,在Inspector里,打开Shader编译平台设置,修改为 All platforms

点击Compile and show code 将Unity Cg Shader文件转为OpenGL Shader。

转换完成后自动打开,搜索 glcore,定位到转换后的代码。

这就是转换出来的Vertex Shader代码,看到入口 main 函数了。

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