【译】Unity3D Shader 新手教程(16)

【译】Unity3D Shader 新手教程(16)

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src html http 刚开始接触Unity3D Shader编程时，你会发现有关shader的文档相当散，这也造成初学者对Unity3D Shader编程望而却步。该系列教程的第一篇文章（译者注：即本文，后续还有5篇文章）详细介绍了Unity3D 中的表面着色器（Surface Shader）的，为学习更复杂的Shader编程打下基础。

动机

如果你是刚刚接触Shader编程的新手，你可能不知道从何开始踏出Shader编程的第一步。本教程将带你一步步完成一个表面着色器(Surface Shader)和片段着色器(Fragment Shader)。本教程也将介绍在Unity3D Shader编程中所使用的一些函数和变量，这些内容可能和你在网上看到的不一样哦！

如果你满足下面的条件，我觉得你应该看看这篇文章：

如果你是shader编程的新手。

你想在你的游戏中使用shader做一些很炫酷的效果，但是你在网上找不到可用的Shader（译者注：o(╯□╰)o自己动手丰衣足食）。

由于缺乏对基础知识的了解，造成不能随心所欲使用Strumpy着色器编辑器（译者注：Strumpy Shader Editor，一种图形化编写shader的方式，看着很诱人！）。

你想在你的shader代码中手动处理纹理(Textures)

本文是该系列教程的第一篇文章，随后我们会制作一些更复杂的shader。相比起来，第一篇文章确实很简单。

关于作者

我也是Shader编程的新手----所以我决定写这篇教程帮助大家入门——我当初也在入门上遇到很多苦恼。事实上我并不是一个Shader编程专家。

当我想了解Shader编程时，我曾反复阅读官方文档，但是我最终发现官方文档讲述的顺序并不适合我学习shader。所以我觉得我应该写一篇教程，并分享我所学到的知识。不过写完教程之后，我发现再次阅读官方文档时，觉得明白多了。尽管本教程中的所有例子都能正常运行，但是我相信肯定有更好shaders实现这些例子。如果聪明的你对这些例子中的shaders有更好的建议，请在评论区留言！

我之所以学习shader编程是因为我需要在我创建的游戏世界中创建些东西，但这个游戏世界创建起来有个麻烦之处，因为它是由不同角色组成的，而我必须创建由多个部分组成的一个统一网格(mesh)。所以我只能对每个角色使用一次绘

制调用(draw call)。（译者注：完全不知道他在讲什么？所以我把原文放在下面给大家评评理）

My reason for getting into shader programming was to build something that I needed for a world populated with an endless array of different characters. I needed to build a combined mesh out of multiple parts so I only have one draw call per character.

通过打开和关闭角色的穿衣效果，我使用Megafiers(一个变形插件)修改了角色的基本网格(base meshes)。其中的困难在于我只有一个纹理(texture)，但是我却想给每个角色的皮肤，服饰以及其他的特征使用不同的颜色。我想到一个方法----对每个角色使用不同的3个4x4纹理，并使用一个shader 来给模型上色。我将在整个教程中详细描述我做的这个shader，但是现在—我想你们已经迫不及待地想看我创建的角色表演一段即兴的快闪舞（flash mob dance）（译者注：网上截的图片）。

着色器和材质（shaders&materials）

一个shader所做的就是将一个模型的网格(mesh)渲染到屏幕上。Shader可以被定义为一系列的属性（译者注：就像一个函数里面的参数一样，你可以改变函数的不同赋值来改变函数的输出结果），你可以通过改变这些属性来改变模型

渲染到屏幕上的效果。而这些属性被存放起来，放到一个叫做材质(material)的地方。

Unity3D Shader有以下几种

表面着色器（surface shader）----后台自动为你做的绝大部分的工作，减少了你工作量，并且适合绝大多数需要shader 的情况。

片段着色器（fragment shader）----可以让你做更多的效果，但是此shader更难写。你也可以用它做一些底层的工作，比如顶点光照(Vertex lighting，即在每个顶点存储该点的光照信息)。顶点光照对于移动设备很有用（译者注：估计省内存吧）。该shader对于一些需要多通道(multiple passes)的高级渲染效果也很有效。

本文中我们将关注点放在表面着色器上。

学习Shader的资源

如果你要学习Shader编程，我向你推荐下面几个资源

Martin Kraus‘s fantastic Wiki Book GLSL

Programming/Unity

Unity‘s Shader Reference

NVidia‘s tutorial on the CG programming language

CreativeTD‘s video series on writing surface shaders

Shader的流水化工作方式

（译者注：Shader的工作方式也称为shader流水线(pipeline)，因为shader工作方式很类似汽车流水线，将模型上一系列顶点数据和其他各种数据作为输入，用这个shader组成的流水线加工下，出来的就成了炫酷的效果了。）你将在shader流水线中看到不明觉厉的各种术语，我将用我自己的语言尽量降低理解的难度。

Shader的工作就是输入一些3D几何信息，经过shader处理后将其变为2D的像素呈现在屏幕上。好处是在shader

处理过程中，你只需要改变少数几个属性就可以产生不同的效果。对于表面着色器，该工作流程看起来像下面这样：

（译者注：简单讲解一下这个流程图，首先要渲染的物体将自己的几何信息传递到Shader中，并且系统得到了该物体的顶点信息，然后你可以选择经不经过Vertex Function来处理这些顶点信息，随后经过光栅化（将三维几何信息映射到二维屏幕上，打个不恰当的比喻，相当于把3D模型拍扁到屏幕上，然后你就可以专心处理屏幕上的像素了），每个像素经过你的shader代码将得到最终的颜色值）

注意在表面着色器（Surface Shader）中的函数退出之前，