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unity SRP下shader

  • Conerlius
  • Jun 10, 2020
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渲染管线

渲染管线的几个基本流程

graph LR;
    A[应用程序阶段]
    B[几何阶段]
    C[光栅化阶段]
    A-->B
    B-->C

应用程序阶段

计算机CPU的处理，包含CPU传递内容到VRAM(显存)

几何阶段

基本都是对顶点的处理

graph LR;
    A[模型视点变换]
    B[顶点着色]
    C[投影]
    D[裁剪]
    E[屏幕映射]
    A-->B
    B-->C
    C-->D
    D-->E
  • 模型视点变换

    将模型自身坐标转换到视觉空间坐标

    借助《real-time rendering》的图 png

  • 顶点着色
  • 投影
  • 裁剪

    超出视觉空间的进行裁剪

  • 屏幕映射

    映射到屏幕空间

光栅化阶段

graph LR;
    A[三角形设定]
    B[三角形遍历]
    C[像素着色]
    D[融合]
    A-->B
    B-->C
    C-->D
  • 三角形设定
  • 三角形遍历
  • 像素着色
  • 融合

Unity的自定义管线

Unity 自定义管线的构建（以urp为例）

unity 自定义管线的基本流程

classDiagram
    class CustomRenderPipeLineAsset~RenderPipelineAsset~{
        +CreatePipeline() RenderPipeline
    }
    class CustomRenderPipeLine~RenderPipeline~{
        +CustomRenderPipeLine()
        +Render(ScriptableRenderContext context, Camera[] cameras)
    }
    class MainCameraRender{
        +RenderCamera(ScriptableRenderContext context, Camera camera)
    }
    CustomRenderPipeLineAsset-->CustomRenderPipeLine : 创建
    CustomRenderPipeLine-->MainCameraRender : 调用

如果上图失败 png

Unity Shader HLSL的基本语法

语法

类型

hlsl自带(或者第三方定义)的基本类型（urp,lwrp,hdrp,core pipleline等等）
  • float4
  • real4
  • float
  • ……
开发者自定义的类型

在cpu gpu 的ram vram上的数据类型

hlsl比较常用的自定义类型结构通常是struct

常见的自定义类型格式如下

struct 你自定义类型的名称 {
	// 这里可以声明类型里面包含的内容
    // 比如
    float3 position:POSITION;
    // POSITION是hlsl的语义，还有其他的！
}

POSITION之类的语义,在shader里通常是用在管线中限定输入值的来源、输出值的去向！ | 名称 | 说明 | | – | – | | POSITION | 模型的顶点坐标 | | TEXTUREn | 模型空间中第n组纹理坐标 | | NORMAL | 模型空间中的法线方向 | | COLOR | 模型空间中顶点的颜色 | | SV_POSITION | 裁剪空间中的顶点坐标 | |COLORn | 输出第n组顶点颜色 | |TEXCOORDn | 输出第n组纹理坐标 | |SV_Target | 输出值存储到渲染目标中|

在现实生活中，生物是按照 界门纲目科属种 来分类的，hlsl的自定义类型就像是开发者创造了一个生物种，比如我们创造一个猫的种类：

struct bo_si_mao {
	// 这里可以声明类型里面包含的内容
    tou mao_tou;
    weiba mao_wei;
}

bo_si_mao就是一个猫的种类，我们平时养猫的时候都会给猫起一个名字，比如kitty、tom之类的，如果我们需要确定一只bo_si_mao叫做kitty就需要声明(我们管这一步叫做对象声明):

bo_si_mao kitty;

这样的话，我就有一只叫做kitty的bo_si_mao，kitty这个名字和现在样的具体某一只bo_si_mao对应了，如果我们有2只bo_si_mao,在我们需要说到某一只bo_si_mao的头的时候， 怎么明确是哪一只呢？不错，就是通过对每一只bo_si_mao进行命名，一个叫kitty、一个叫tom;如果说kitty的猫头, 我们就能找到对应具体的猫,以及访问它的猫头了；

bo_si_mao kitty;
bo_si_mao tom;

// 摸猫头
摸kitty.mao_tou;
有效性

我们自定义的类型、对象声明都是具有区域有效性的，即超出这个区域，里面定义的类型就不能直接使用了!通常来讲，我们一般指的是Pass里，跳出一个pass的话，自定义的类型需要重新定义;

声明的对象都是基于{}这个符号的，一旦跳出这个{}，声明的对象就不在是我们之前使用的那个对象（物体）

比如我自家里有一只叫做kitty的猫，朋友A的也有一只叫kitty的猫， 都是叫kitty，但是在我家指的是我家的猫，在朋友A家里确实朋友A的猫，那是两只不同的猫

png

也许你会杠，说如果我把朋友A的kitty猫,带回我家呢？答案是，系统也懵逼，不知道kitty到底是哪只猫(只能报错了~)！那有没有办法呢？当然是有啦，不过后面讲方法的时候讲!

png

基本的shader结构

Shader "CustomRP/你喜欢叫什么就叫什么"
{
    Properties
    {
    	// 对材质球开放的参数
    }
    SubShader
    {
    	Tag{}
    	// pass可以有多个
    	Pass{
            // cg的
    		//CGProgram
    		//EndCGProgram
    		
    		// 或者hlsl
    		HLSLPROGRAM
    		#pragma vertex LitPassVertex
			#pragma fragment LitPassFragment
            // 具体逻辑
    		ENDHLSL
    	}
    	
    }
    fallback ""
    cunstomEditor ""
}
  • #pragma

编译指示使用的，常用的有target、shader_feature、vertex、fragment

target指定运行平台 #pragma target 3.5

shader_feature特征

vertex声明顶点着色器执行的方法;#pragma vertex LitPassVertex,LitPassVertex就是顶点着色器的入口，这个名称可以自定义，但是必要有次方法，后面方法会讲到方法的声明

fragment声明顶点着色器执行的方法;#pragma fragment LitPassFragment,LitPassFragment就是片元着色器的入口，这个名称可以自定义，但是必须要有此方法，后面方法会讲到方法的声明

  • #include

引入文件库，这里引入的文件，有效范围仅仅只是在CGProgram(HLSLPROGRAM)和EndCGProgram(ENDHLSL)之间;

Shader变量

类型名称 变量名;

比如

  • float3 f3;

  • bo_si_mao kitty;

Shader变量的使用

在声明变量后,我们可以通过变量的名称访问到里面的内容，比较我家那个叫kitty的猫的猫头

kitty.mao_tou;

如果每次说到我家那个叫kitty的猫的猫头，都需要打那么长的说明，挺不爽的；就像讲话一样，用上下文就能直接使用猫头代表我家那个叫kitty的猫的猫头，在shader里也能这么干

类型 名称 = kitty.mao_tou

这里说得类型必须和kitty.mao_tou的类型一样，回去看看bo_si_mao的类型声明，我们知道mao_tou的类型是tou，所以正确的写法是

tou 猫头 = kitty.mao_tou

通用结构就是

类型 名称 = 变量名称.属性名称（不是属性类型）

Shader的方法

方法的声明

方法的定义声明格式大致是下面的格式

返回类型 方法名称(传进来的参数){
	// 自定义执行的逻辑
	return 返回指定类型的变量
}
  • 返回类型

方法执行完成后需要反馈给调用者的！

如果调用者需要的是一个float3的类型的,return float2(1,1)就会报错;

返回类型 可以是自定义的，具体类型可以回顾前面说得类型;

也有比较特殊的，如：void 代表什么都不用返回;

再比如

struct Attributes {
	float3 positionOS : POSITION;
};
struct Varyings {
	float4 positionCS : SV_POSITION;
};

Varyings LitPassVertex (Attributes input)  {
    Varyings output;
	output.positionCS = input.positionOS;
	return output;
}

方法LitPassVertex需要返回的是一个类型为Varyings的变量;传入的参数是一个类型为Attributes的变量;

  • 传进来的参数
返回类型 方法名称((可以多个)[类型 名称]){
	// 自定义执行的逻辑
	return 返回指定类型的变量
}

类型 可以是自定义的，具体类型可以回顾前面说得类型;

名称有限制的,这个可以自行百度，但是有一点要注意的，千万不要有.;

  • 返回指定类型的变量

这里要说明一下，这里的变量的类型必须要和方法声明的返回类型一样！否则会报错!

也可以强行转换，这个就不在这里多做说明:（eg:Varyings output=(Varyings)0;）

方法的调用

  • 无返回的方法
方法名称(参数);
  • 有返回的方法
返回类型 返回变量的名字 = 方法名称(参数);

返回类型就是前面方法声明里说的返回类型

返回变量的名字只是方法返回的内容的一个名称，类似kitty;

Pass{
    float MethodOne()
    {
    	float a=10;
    	float b=a*a;
    	return b;
    }
    float MethodTwo(float a)
    {
    	float b=a*a;
    	return b;
    }
    
    // 第一个执行的方法
    void main(){
        // 调用MethodOne()  计算10的平方
        float tensq = MethodOne();
        MethodOne();
         // 调用MethodTwo(x)  计算x的平方
        float tensq1 = MethodTwo(20);
        MethodTwo(30);
        //return 
    }
}

到了这里，我们回到前面说得如果我把朋友A的kitty猫,带回我家呢？这个问题了，如果我们把从朋友A家抱回来的kitty猫，这种行为变成一个方法

bo_si_mao 抱猫回家(房子 朋友A的房子)
{
    return 朋友A的房子.kitty
}

通过抱猫回家这个方法，我们就能把朋友A的kitty包回家了

void 我开始行动()
{
    bo_si_mao kitty;
    房子 朋友房子;
    bo_si_mao tom = 抱猫回家(朋友房子);
}

把猫抱回家后，我们重新命名为tom了，这样我在自己家里的时候，我自己的猫还是叫kitty,但是朋友A家的kitty就叫做tom了，这样我们不会懵逼，系统也能区别!

png

强转换类型

Varyings output=(Varyings)0;

比如有两个类型 bo_si_mao 和 bo_si_gou

bo_si_gou(float) gouA=0;

bo_si_mao maoA = (bo_si_mao )gouA;

Shader的特性(shader_feature)

Shader的Property

[前置标签] 名称 (材质上展示的名称, 类型)=默认值

eg:

[MainTexture] _BaseMap("Texture", 2D) = "white" {}

Property类型

unity提供了一些资源的类型，这里就罗列一些比较常用的

类型 说明
2D 2d纹理
Color 颜色
Vector 向量(4个小数)
Float 单个小数
CUBE CUBE

Shader Property的前置标签

link

Shader展示界面(ShaderGui)

link

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