Статьи:Шейдеры

Материал из Blitz3D to Unity3D Wiki Project
Перейти к: навигация, поиск

Шейдеры в Unity пишутся на специальном языке, который называется ShaderLab. Язык этот не сложный и в этой статье я его попытаюсь описать. Конечно большая часть этого урока – содержание справки Unity, но так как у многих проблемы с английским – этот урок будет полезным.

Синтаксис шейдера на языке ShaderLab

// Блок Shader – коневой блок
// он является контейнером для описания шейдера 
// через пробел в кавычках указывается имя шейдера
Shader "Имя_шейдера" {

    // Блок параметров, которые пользователь может визуально
    // настраивать в инспекторе, при выборе данного шейдера 
    // для материала. Все параметры, описанные в блоке Properties
    // в остальных местах шейдера должны применяться 
    // в квадратных скобках.
    Properties {
       // Список параметров
       // например, следующая строка описывает параметр _Color
       // отображаемый в инспекторе как "Main Color" типа 
       // Color с начальным значением (1,.5,.5,1):
        _Color ("Main Color", Color) = (1,.5,.5,1)

       // Unity не поддерживает отображение типа Matrix4x4
       // но не смотря на это его можно передавать в шейдер
       // программным путем.
       // 
        _SpecColor ("Spec Color", Color) = (1,1,1,1)
        _Emission ("Emmisive Color", Color) = (0,0,0,0)
        _Shininess ("Shininess", Range (0.01, 1)) = 0.7
        _MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" {}
    }

    // SubShader – контейнер, определяющий технику 
    // визуализации материала.
    // Блоков SubShader может быть много, Unity выбирает 
    // первый подходящий шейдер для видеокарты пользователя
    SubShader {

        // Pass – блок, описывающий один проход визуализации
        // для сложных материалов таких проходов может быть несколько
        Pass {

            // Блок Material назначает параметры материала, 
            // которые будут использованы при расчете освещения.
            // например, в данном примере устанавливаются все 
            // параметры, необходимые для полноценного вершинного
            // освещения. 
            Material {
                Diffuse [_Color]
                Ambient [_Color]
                Shininess [_Shininess]
                Specular [_SpecColor]
                Emission [_Emission]
            }

            // Директива Lighting On|Off определяет 
            // использование освещения.
            // Для того чтобы установленные значения блока
            // Material имели силу – освещение должно быть включено
            Lighting On

            // Директива SeparateSpecular определяет, стоит ли 
            // добавлять зеркальную (бликовую) составляющую в 
            // конце прохода. Чтобы директива имела силу – 
            // освещения должно быть включено (Lighting On)
            SeparateSpecular On

            // дополнительные директивы будут описвны ниже

            // Блок SetTexture устанавливает текстуру и метод 
            // ее наложения. После названия блока SetTexture
            // в квадратных скобках передается имя параметра,
            // указанного в блоке Properties.
            // Внутри блока может присутствовать от одной
            // до трех команд (Combine, Matrix и ConstantColor).
            // Количество текстурных слотов у разных видеокарт 
            // разное, так что количество блоков SetTexture
            // должно выбираться в зависимости от того, какие
            // видеокарты Вы хотите поддерживать. Например,
            // видеокарты NVIDIA TNT2, GeForce 256, GeForce 2, 
            // GeForce 4MX имеют 2 текстурных блока, а такие как
            // ATI Radeon 9500 и выше – 4 для D3D и 6-8 для OpenGL
            SetTexture [_MainTex] {

                // Возможности команды Combine можно посмотреть 
                // в справке, замечу, что расчет альфы и цвета
                // можно разделить. Формулы комбинации цветов
                // записываются в это случае через запятую.
                Combine texture * primary DOUBLE, texture * primary
            }
        }
    }

    // Директива Fallback определяет то, как поведет себя Unity,
    // если ни одна из техник, определенных в блоках SubShader
    // не поддерживается видеокартой.
    // Имеется две формы записи директивы:
    // Fallback Off – отключает любые предупреждения о том, что
    // ни один из SubShader не поддерживается
    // Fallback "имя_шейдера" – передает все параметры (Properties)
    // и управление другому шейдеру.
    Fallback "Имя_другого_шейдера"
}

Файл шейдера должен иметь кодировку ASCII.

Приведенный в качестве описания синтаксиса шейдер является аналогом материала, используемого в Blitz3d.


Как и обещал, привожу список основных директив блока Pass:


  • Cull Back | Front | Off
    Устанавливает тип куллинга полигонов.
  • ZTest (Less | Greater | LEqual | GEqual | Equal | NotEqual | Always)
    Устанавливает режим теста глубины.
  • ZWrite On | Off
    Устанавливает режим записи глубины.
  • Fog { блок описания тумана }
    Устанавливает параметры тумана.
  • AlphaTest (Less | Greater | LEqual | GEqual | Equal | NotEqual | Always) CutoffValue
    Включает альфатест.
  • Blend SourceBlendMode DestBlendMode
    Устанавливает режим альфасмешивания.
  • Color Color value
    Устанавливает цвет, если вершинное освещение отключено.
  • ColorMask RGB | A | 0 | любая комбинация R, G, B, A
    Маска записи цвета. ColorMask 0 выключает рендеринг для всех цветовых каналов.
  • Offset OffsetFactor , OffsetUnits
    Устанавливает офсет (смещение) глубины.
  • ColorMaterial AmbientAndDiffuse | Emission
    Использует цвета вершин для расчета освещения.


Шейдерные программы

Так же существует возможность применять шейдерные программы, написанные на языке Cg для сложных материалов, в которых необходимы специфические расчеты. Для этого вместо или внутри блока Pass необходимо использовать блок CGPROGRAM


CGPROGRAM
// директивы компиляции:
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag

// Cg код

ENDCG

#pragma vertex и #pragma fragment определяют соответственно вершинную и фрагментную функции. Существует так же #pragma target, значениями которой могут быть default и 3.0. В первом случае для компиляции используются vs 1.1 и ps 2.0, во втором – vs 3.0 и ps 3.0. При компиляции для 3.0 – обе директивы #pragma vertex и #pragma fragment должны присутствовать.

Подробнее об этом ShaderPrograms

В Unity 3 появились новые возможности для реализации шейдеров – Surface Shaders. Используя эти возможности можно облегчить себе жизнь при написании шейдеров на языке Cg. Подробнее - SurfaceShaders, примеры таких шейдеров.

Конечно же я не могу охватить все возможности языка ShaderLab, надеюсь и этого хватит, чтобы понять его структуру и двигаться дальше. Удачи!

Более углубленно ShaderLab можно изучить читая справку ;)

UPD: Так же хорошей практикой будет разбор встроенных шейдеров юнити


Пример шейдера

Shader "Diffuse" {
Properties {
	_Color ("Main Color", Color) = (1,1,1,1)
	_MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" {}
}
SubShader {
	Tags { "RenderType"="Opaque" }
	LOD 200

CGPROGRAM
#pragma surface surf Lambert

sampler2D _MainTex;
float4 _Color;

struct Input {
	float2 uv_MainTex;
};

void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o) {
	half4 c = tex2D(_MainTex, IN.uv_MainTex) * _Color;
	o.Albedo = c.rgb;
	o.Alpha = c.a;
}
ENDCG
}

Fallback "VertexLit"
}