Unity shader 官網文件全方位學習（一）

阿新 • • 發佈：2019-01-19

What?? Shader，看起來好高階的樣子，是的，這是Unity中高階進階的必備。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。

一、概念篇

1.基準：unity裡的shader並不是一門獨特的語言，而是一種程式碼生成方式，且可將低層次且複雜的shader程式設計進行簡化。但同時你也還是得使用Cg/HLSL來寫的。

2.原理：寫一個函式，以UVs或者一些資料為入口，然後以SurfaceOutput為輸出。同時在SurfaceOutput這個結構體裡還有不同的屬性。這樣對於這個函式來說，他的執行過程會生成vertex和pixel的Shader，並且傳遞一些渲染的路徑。

3.結構：輸出結構：

struct SurfaceOutput {
half3 Albedo;
half3 Normal;
half3 Emission;
half Specular;
half Gloss;
half Alpha;
};

Albedo，是漫反射的顏色值。
Normal，法線座標
Emission，自發光顏色
Specular，鏡面反射係數
Gloss，光澤係數
Alpha，透明度係數

二、程式設計規則

1.要寫在CGPROGRAM..ENDCG的SubShader的塊裡。不可寫在Pass裡。

2.shader的名字是可以重複的，重複後，以後來的shader為主。

3.指令詳細：

#pragma surface surfaceFunction lightModel [optionalparams]

=>surfaceFunction，沒什麼好說，肯定是函式名了。

=>lightModel是所採用的光照模型。可以自己寫也可使用內建如Lambert和BlinnPhong.

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

另外這裡有一個功能。在Surface shader的CGPROGRAM裡新增 #pragma debug [內容]。可在編譯結果的檔案中看到。寫多少都行。但嘗試在其他種shader下不行。

三、例項學習：

1.Simple:

Shader "Example/Diffuse Simple" {
SubShader {
Tags { "RenderType" = "Opaque" }
CGPROGRAM
#pragma surface surf Lambert
struct Input { float4 color : COLOR; };
void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o) {
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#指令碼，無需檔名與shader名相同。

第二、三行：接下來就在SubShader裡新增內容，SubShader是可以有多個的。然後上一個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，裡面指定響應方法為surf且採用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。裡面一個四元素的顏色值（RGBA）。

第七到第九行：第一個引數，純輸入的上述結構體引數。第二個引數，inout標識，意思是可為輸入引數也可為輸出引數。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，並不會改變其顏色。為0或為負數時道理類似。

最後Fallback，後方的是自帶的shader，可以用自己自定義好的。這裡這句的意思是，如果所有subshader在當前顯示卡都不支援，則預設返回自帶的Diffuse。

2.Texture:

Shader "Example/Diffuse Texture"
{ Properties { _MainTex ("Texture", 2D) = "white" {} } SubShader {
Tags { "RenderType" = "Opaque" }
CGPROGRAM
#pragma surface surf Lambert
struct Input { float2 uv_MainTex; }; sampler2D _MainTex;
void surf (Input IN, inout SurfaceOutput 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：新增一個名叫_MainTex的屬性，指定其為2D型別且顯示為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。意思是當預設時顯示為名叫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開頭指代後方材質的uv值，因此uv不變，後面的可以根據開頭起的名字動態換。還有哦，這種類似於_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函式需要這種型別。所以說這個後面的名字要與Properties裡的對應一樣才行。

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資訊，此處需要其RGB資訊，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 Lambert
struct Input {
float2 uv_MainTex;
float2 uv_BumpMap;
};
sampler2D _MainTex;
sampler2D _BumpMap;
void surf (Input IN, inout SurfaceOutput 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型別的材質，預設為bump。（即帶有凹凸效果的）。

第二個黑體：上一個採集器。採集下來上面的材質。

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。由於tex2D(_BumpMap, IN.uv_BumpMap)取出的是帶壓縮的[0,1]之間，需要轉成[-1,1]。這個函式會針對移動平臺或OPENGL ES平臺採用 RGB法線貼圖，其他採用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: 風宇衝
Shader "Custom/3_NormalMap" {
Properties
{
_MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
_NormalMap ("NormalMap", 2D) = "white" {}
}
Subshader
{
CGPROGRAM
#pragma surface surf BlinnPhong
struct Input
{
float2 uv_MainTex;
};
//法線範圍轉換：單位法線 float3(x,y,z),x，y,z的取值範圍是 [-1,1]。在法線貼圖中被壓縮在顏色的範圍[0,1]中，所以需要轉換
//(1)RGB法線貼圖
float3 expand(float3 v) { return (v - 0.5) * 2; }
//(2)DXT5nm法線貼圖
float3 expand2(float4 v)
{
fixed3 normal;
normal.xy = v.wy * 2 - 1;
normal.z = sqrt(1 - normal.x*normal.x - normal.y * normal.y);
return normal;
}
sampler2D _MainTex;
sampler2D _NormalMap;
void surf(Input IN,inout SurfaceOutput o)
{
half4 c = tex2D(_MainTex, IN.uv_MainTex);
o.Albedo = c.rgb;
o.Alpha = c.a;
//對法線貼圖進行取樣，取得壓縮在顏色空間裡的法線（[0,1]）
float4 packedNormal = tex2D(_NormalMap, IN.uv_MainTex);
//要將顏色空間裡的法線[0,1],轉換至真正3D空間裡的法線範圍[-1,1]
//注意：範圍基本都是從[0,1]轉換至[-1,1].主要是圖的通道與法線xyz的對應關係要根據法線貼圖格式而定
//UnpackNormal, UnityCG.cginc裡的函式
//o.Normal = UnpackNormal(packedNormal);
//expand,標準法線解壓函式
o.Normal = expand(packedNormal.xyz);
}
ENDCG
}
}

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 Lambert
struct Input {
float2 uv_MainTex;
float2 uv_BumpMap; float3 viewDir; //3 };
sampler2D _MainTex;
sampler2D _BumpMap; float4 _RimColor;//4 float _RimPower;//5 void 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));//6 o.Emission = _RimColor.rgb * pow (rim, _RimPower);//7 }
ENDCG
}
Fallback "Diffuse"

新增的一些東西，我都用數字標註了。以下進行詳細解讀：

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

第二處（//2）:這個Range型別的變數，結果還是一個float。只是這個float是在這個range之內。為什麼這麼定義呢。如果超多，或過小，則使用range內指明的值代替。

第四、五處（//4，//5）:定義兩個變數對應properties裡的值，取出使用。

第六、七處：最裡層是Normalize函式，用於獲取到的viewDir座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（最小值但大於所指的值）的值。這樣算出一個rim邊界。為什麼這麼做。原理以下解釋：

=>看圖。

=>這裡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。於是就得到的兩邊發光的效果。哈哈這樣明瞭吧。

這裡介紹一下這個half。CG裡還有類似的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是一定會支援fixed型別，同時也會有可能將其精度設成與float一樣，這個比較複雜，後面篇章學到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 Lambert
struct Input {
float2 uv_MainTex;
float2 uv_BumpMap;
float2 uv_Detail;
};
sampler2D _MainTex;
sampler2D _BumpMap;
sampler2D _Detail;
void surf (Input IN, inout SurfaceOutput 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。

最後一個黑體：在原先的反射基礎上，在加一層，Texture的反射。

就是這樣啦。最後上幾個截圖，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 Lambert
struct Input {
float2 uv_MainTex; float4 screenPos; };
sampler2D _MainTex;
sampler2D _Detail;
void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o) {
o.Albedo = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex).rgb; float2 screenUV = IN.screenPos.xy / IN.screenPos.w; //2 screenUV *= 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根據當前螢幕的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。

這裡只需要說三點：

1.關於screenPos:screenPos是一個三維點，但是用齊次座標的形式表示出來就是（x,y,z,w），根據齊次座標的性質。（x,y,z,w）的齊次座標對應三維點（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螢幕xy的UV值。

2.對screenUV進行倍剩：此處剩float2（8，6）意為將原獲取到螢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？原因我覺得是在於2d Texture自己是按Normalize後進行鋪的，因此在//2(剛轉完標準的)screenPos後，將其剩多少即便將原圖鋪多少張。

OK。明瞭。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 Lambert
struct Input {
float2 uv_MainTex; float3 worldRefl; };
sampler2D _MainTex; samplerCUBE _Cube; void surf (Input IN, inout SurfaceOutput 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 Lambert
struct Input {
float2 uv_MainTex;
float2 uv_BumpMap;
float3 worldRefl; INTERNAL_DATA };
sampler2D _MainTex;
sampler2D _BumpMap;
samplerCUBE _Cube;
void surf (Input IN, inout SurfaceOutput 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，可設定幾種面的不能渲染圖，這方面可用於做天空盒。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反射盒上找出然後做為Emission反射出來。

3. 第二個例子只是將其用在Normal反射後，這樣一定要多新增一個INTERNAL_DATA的屬性，另外也需用到WorldReflectionVectore方法取其利用Normal後的反射向量值。

類似於的效果，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 Off
CGPROGRAM
#pragma surface surf Lambert
struct Input {
float2 uv_MainTex;
float2 uv_BumpMap;
float3 worldPos;
};
sampler2D _MainTex;
sampler2D _BumpMap;
void surf (Input IN, inout SurfaceOutput 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"
}

在看完這段後，我自己另外又加一段，以作對比：

float3 _tWorldPos;
void surf (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是取小數的函式，如1.23 取出來是 0.23。clip函式用於清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。這裡注意那個* 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。那為什麼要+IN.worldPos.z*0.1呢，主要原因就是空開的斷新增一個傾斜角度，可以用空間思想想下。

我的那段，就是將要clip的座標換掉，換成螢幕的。這樣你移動物體時，clip掉的部分會變化。

最後，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 Lambert vertex:vert //1
struct Input {
float2 uv_MainTex;
}; float _Amount; //2 void vert (inout appdata_full v) { //3 v.vertex.xyz += v.normal * _Amount; //4 } sampler2D _MainTex;
void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o) {
o.Albedo = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex).rgb;
}
ENDCG
}
Fallback "Diffuse"
}

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

第一個黑體（//1）:新增一個可選引數為vertex，主要是為了給其新增一個函式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介面外通過滑動條改變這個值。預設為0.5。

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

struct appdata_full {
float4 vertex : POSITION;
float4 tangent : TANGENT;
float3 normal : 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充套件。

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 Lambert vertex:vert struct Input {
float2 uv_MainTex;
float3 customColor; //1
};
void vert (inout appdata_full v, out Input o) {//2
UNITY_INITIALIZE_OUTPUT(Input,o); //3
o.customColor = abs(v.normal); //4
}
sampler2D _MainTex;
void surf (Input IN, inout SurfaceOutput 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型別的引數，只為輸出使用。

第三處（//3）:UNITY_INITIALIZE_OUTPUT(type,name)這個函式大有用處，主要是將叫[name]的變數請空改成type型別。以下是從HLSLSupport.cginc裡找到的定義：

#if defined(UNITY_COMPILER_HLSL)
#define UNITY_INITIALIZE_OUTPUT(type,name) name = (type)0;
#else
#define UNITY_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 Lambert finalcolor:mycolor struct Input {
float2 uv_MainTex;
}; fixed4 _ColorTint; void mycolor (Input IN, SurfaceOutput o, inout fixed4 color) {
color *= _ColorTint; }
sampler2D _MainTex;
void surf (Input IN, inout SurfaceOutput 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 :這個是另一種可選引數，就是使用者自定義的顏色處理函式。函式名為mycolor.

2.mycolor函式：注意到函式除了有surf的兩個引數外，還多了個顏色引數，這個顏色引數就是當前模型上顏色物件，對他的更改將直接影響全部來自於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
#pragma surface surf Lambert finalcolor:mycolor vertex:myvert
struct Input {
float2 uv_MainTex;
half fog;
};
void myvert (inout appdata_full v, out Input data)
{
UNITY_INITIALIZE_OUTPUT(Input,data);
float4 hpos = mul (UNITY_MATRIX_MVP, v.vertex);//1
data.fog = min (1, dot (hpos.xy, hpos.xy) * 0.1); //2
}
fixed4 _FogColor;
void mycolor (Input IN, SurfaceOutput o, inout fixed4 color)
{
fixed3 fogColor = _FogColor.rgb;
#ifdef UNITY_PASS_FORWARDADD //3
fogColor = 0; //3
#endif //3
color.rgb = lerp (color.rgb, fogColor, IN.fog); //4 }
sampler2D _MainTex;
void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o) {
o.Albedo = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex).rgb;
}
ENDCG
}
Fallback "Diffuse"
}

這個很高難度，裡面還有些之前沒用到過的函式，以下是我的理解：

第一處（//1）:mul是矩陣相乘的函式。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的變數，可理解成4x1的矩陣，兩者相乘，則得出一個float4，這個值就是視角視窗的座標值，這個座標就跟camera的關聯了。

第二處（//2）:這個fog的浮點值就是其強度，範圍一般在-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。再看後面這個點積，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，其實就是直接對座標做平方擴充套件，這樣fog就更有霧的感覺。

第三處（//3）:這個巨集不好找，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：

霧氣改成綠色後：效果如下：

第四處（//4）:lerp函式是個有趣的函式。第一個引數是左邊界，第二個引數是右邊界，第三個相當於一個值介於0到1之間的遊標。遊標為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。這裡的fog則可以看來那個遊標，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" }
LOD 200 //1
CGPROGRAM
#pragma surface surf Lambert finalcolor:mycolor vertex:myvert
sampler2D _MainTex;
uniform half4 unity_FogColor; //2
uniform half4 unity_FogStart;
uniform half4 unity_FogEnd;
struct Input {
float2 uv_MainTex;
half fog;
};
void myvert (inout appdata_full v, out Input data) {
UNITY_INITIALIZE_OUTPUT(Input,data);
float pos = length(mul (UNITY_MATRIX_MV, v.vertex).xyz); //3
float diff = unity_FogEnd.x - unity_FogStart.x; //4
float invDiff = 1.0f / diff; //5
data.fog = clamp ((unity_FogEnd.x - pos) * invDiff, 0.0, 1.0); //6
}
void mycolor (Input IN, SurfaceOutput o, inout fixed4 color) {
fixed3 fogColor = unity_FogColor.rgb;
#ifdef UNITY_PASS_FORWARDADD
fogColor = 0;
#endif
color.rgb = lerp (fogColor, color.rgb, IN.fog);
}
void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o) {
half4 c = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex);
o.Albedo = c.rgb;
o.Alpha = c.a;
}
ENDCG
}
FallBack "Diffuse"
}

這個官方只貼出了程式碼，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，採用的fog的源頭變了，這裡是獲取rendersettings裡的fog來設定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的不採用，即使顯示卡支援，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可以使用此變數。因此這三個uniform變數均來自於RenderSetting中。你可以預先設定好三個值。

第三處（//3）:length函式用於取一個向量的長度，如果是float3則採取如下形式：

float length(float3 v)
{
return sqrt(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，小於0則為0，大於1則為1，範圍之內就是其原值，總的來說，利用clamp函式防止其出界。

分析下原理：咱們先將rendersetting裡的顏色設成紅色，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)；這個式子很是明瞭，pos是距離，即距離越遠，clamp裡值越小，根據後面這句：

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。

最後上個效果圖：這裡選的是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無什麼程式碼顯示支援，大家要程式碼看不清，可以直接去官網上去面看。

四、學習技巧

這裡是我個人的一些觀點：

1.遇問題先找官網，找官網論壇，找官網文件。

2.學會從軟體根目錄下的CGIncludes資料夾下找相關的函式巨集定義。

3.積累相關線性代數與計算機圖形學的知識，學習會更輕鬆些。

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