ShaderLab開發規范之布局-有解無憂

一. ShaderLab 代碼整體布局

 Shader "Shader名字"
 {
     //1.屬性塊
     Properties{}

     //2.代碼塊
     CGINCLUDE
     ...
     ENDCG
     或者
     HLSLINCLUDE
     ...
     ENDHLSL
     或者
     GLSLINCLUDE
     ...
     ENDGLSL

     //3.子著色器串列塊
     SubShader{
         Tags{}
         Pass{...}
         Pass{...}
         ...
     }
     SubShader{...}
     ...

     //4.備用著色器定義塊
     FallBack "..."
 }

二. 材質屬性定義

關鍵字:Properties
屬性定義格式: 屬性名("屬性描述",屬性型別) = 屬性默認值
用處:只要在這里被定義的屬性,就在Unity的Editor中,被材質的默認Inspector識別.也就是說可以通過編輯器修改這個屬性,設定預設值.
需要注意:
1. 每個屬性的定義,在陳述句最后一定不能有分號
2. 這里定義了某個屬性,那么使用這個Shader的材質,本屬性就是不會被SetGlobalxxx來改變的.
布局示例:

   Properties
   {
       //主顏色,型別:顏色
       _Color ("Main Color", Color) = (1, 1, 1, 1)
       //顏色的調整值, 型別:范圍值
       _ColorMultiplier("Color Multipler", Range(0,10)) = 2  
       //主紋理, 型別:紋理
       _MainTex ("Effect Texture", 2D) = "black" {} 
       //環境立方體貼圖, 型別: 立方體貼圖
       _EnvCube("Env Cube", Cube) = "white" {} 
       //切割區域, 型別:向量
       _ClipRect("ClipRect", Vector) = (-50000,-50000,50000,50000)
       //曝光系數, 型別:浮點值
       _BloomFactor("BloomFactor", Float) = 0
   }

三. 邏輯代碼區域

關鍵字:會根據使用的語言有不同.
- cg語言:CGINCLUDE ... ENDCG
- hlsl語言:HLSLINCLUDE ... ENDHLSL
- glsl語言:GLSLINCLUDE ... ENDGLSL
用處:當前著色器中需要有不同邏輯的子著色器或者pass時,方便代碼撰寫和統一管理.也是為了用于分離業務邏輯定義和渲染標記定義.
需要注意:
1. 每個著色器的代碼檔案中盡量只有一個邏輯代碼塊.
2. 每個著色器的代碼檔案中盡量只使用一種高級語言,cg,hlsl,glsl.其中cg和hlsl語法幾乎一樣,并且推薦使用這兩種.
3. 在定義結構體時,一定不要忘記在定義的結束大括弧后加上分號
4. 如果這個代碼塊內容需要被共享給其他著色器代碼檔案,那么可以把這個代碼塊提取出來,另外放到一個檔案中,然后通過#include的方式參考.(如果是cg代碼就放到xxx.cginc檔案,如果時hlsl代碼就放到xxx.hlsl檔案中.)
布局示例

     //1.參考區域
     #include "...";
     ...

     //2.常量或者宏的定義區域
     #define _XXX_XXX_ON 1
     static float xxx = 23;
     const float xxx = 23;
     ...

     //3.結構體的定義區域
     struct xxx {};
     ...

     //4.需要外部賦值的變數定義區域
     uniform float xxx;
     ...

     //5.通用方法定義區域
     inline float getNoise(...)
     {...}
     void resetValue(...)
     {...}

     //6.頂點程式定義區域
     v2f vert(appdata v) 
     {...}

     v2f vertAdd(appdata v) 
     {...}

     v2f vertBlend(appdata v) 
     {...}
     ... 

     //7.片元程式定義區域
     fixed4 frag(v2f i):SV_Target 
     {...}

     fixed4 fragAdd(v2f i):SV_Target 
     {...}

     fixed4 fragBlend(v2f i):SV_Target 
     {...}
     ...

四. 可匹配的著色器串列

關鍵字: SubShader
用處:這里定義一系列的SubShader,在需要著色時,應用會從上到下的順序,一個一個篩選可以執行的著色器.
注意:
1. 可以有多個子著色器.
2. 每個子著色器內部可以有多個渲染遍Pass.
3. 排列著色器代碼時,一定把你最希望匹配的子著色器放在最前面.
布局:

SubShader
{
    //1.子著色器等級
    LOD 100
    //2.標簽
    Tags{...}
    //3.渲染設定串列
    [Render Setup]
    //4.渲染遍串列(走一遍GPU的渲染流程,叫做渲染遍 Pass)
    Pass 
    {
        ...
    }

    Pass 
    {
        ...
    }
    //5.參考其他Shader的渲染遍.
    UsePass "某個Shader的名字/Pass名字"
    ...
}

下面介紹一下子著色器的一些關鍵元素

著色標簽:

關鍵字: Tags
格式模板: Tags{"Tag1"="Tag1Value" "Tag2"="Tag2Value"}
用處: 這里的標簽是給Unity3D的渲染邏輯使用的,用于判斷在Unity渲染處理中是否執行某個邏輯.也可以自定義一些標簽,用于自己獨有的邏輯.
注意:
1. Tags標簽可以在SubShader的域中定義,也可以在Pass的域中定義.
2. 標簽和值中間的賦值等號之間不可以有空格.
3. 每個標簽之間使用空格分隔.
4. 標簽和值都是用引號包括的字串內容.

一些常用標簽的

Queue:這個是用來表示當前著色器在哪個渲染佇列中.

渲染佇列	描述	渲染佇列值
Background	這個佇列被最先渲染，它被用于skyboxes等，	1000
Geometry	這是默認的渲染佇列，它被用于絕大多數物件，不透明幾何體使用該佇列，	2000
AlphaTest	通道檢查的幾何體使用該佇列，它和Geometry佇列不同，對于在所有立體物體繪制后渲染的通道檢查的物件，它更有效，	2450
Transparent	該渲染佇列在Geometry和AlphaTest佇列后被渲染，任何通道混合的（也就是說，那些不寫入深度快取的Shaders）物件使用該佇列，例如玻璃和粒子效果，	3000
Overlay	該渲染佇列是為覆寫物效果服務的，任何最后被渲染的物件使用該佇列，例如鏡頭光暈，	4000

LightMode:這個是用來表示當前著色器選擇哪個光照模式

光照模式	描述
Always	適用與任何渲染模式,不使用任何光源
ForwardBase	用于前向渲染, 只能夠使用:環境光,主光源,頂點/球諧光,光照貼圖
ForwardAdd	用于前向渲染, 附加每個像素光源,每個pass對應一個像素光源.
Deferred	用于延遲渲染, 渲染G-Buffer
ShadowCaster	用于渲染物件深度到陰影貼圖或者深度貼圖
PrepassBase	用于遺留的延遲照明,渲染法線和高光指數
PrepassFinal	用于遺留的延遲照明，通過結合紋理，照明和發射渲染最終的顏色，
Vertex	用于遺留的沒有光照貼圖的頂點光渲染,所有頂點都能被使用.
VertexLMRGBM	用于遺留的帶有光照忒圖的頂點光渲染,在PC平臺,這里的光照貼圖使用RGBM格式來編碼.
VertexLM	用于遺留的帶有光照忒圖的頂點光渲染;在移動平臺,這里的光照貼圖使用double-LDR格式來編碼

RenderType:渲染型別,這個用處挺多,比如:Unity生成的深度圖,就是利用這個標簽.我們也可以使用這個標簽,不過要使用Camera.SetReplacementShader函式.

渲染設定標記（Render Setup ）

關鍵字:這個太多了,Blend,ZTest,ZWrite,Cull,Lighting 等等.
用處:這里的標記主要是給GPU用的,通道設定顯示硬體的各種狀態，例如能打開alpha混合，能使用霧，等等
注意:
1. 標記定義完成后,不能有分號作為結束.
2. 標記和值之間都是使用空格作為分割.
3. 標記與標記之間使用空格或者換行作為分割.

一些常用標記的作用

標記格式	值串列	描述
Lighting VALUE	On; Off	開啟或關閉頂點光照，開啟燈光之后，頂點光照才會有作用
Cull VALUE	Back; Front; Off	設定多邊形剔除模式
ZTest VALUE	(Less; Greater; LEqual; GEqual; Equal; NotEqual; Always)	設定深度測驗模式
ZWrite VALUE	On ; Off	設定深度寫模式
Fog {VALUE}	Mode; Color; Density; Range	設定霧引數:模式,顏色,密度,區域
AlphaTest VALUE1 VALUE2	(Less; Greater; LEqual; GEqual; Equal; NotEqual; Always) CutoffValue	開啟alpha測驗
Blend VALUE1 VALUE2[,VALUE3 VALUE4]	Zero; One; SrcAlpha; SrcColor; DstAlpha; DstColor; OneMinusXXXX	設定alpha混合模式
ColorMask VALUE	RGB; A; 0; any combination of R, G, B, A	設定顏色寫遮罩，設定為0將關閉所有顏色通道的渲染
Offset VALUE1,VALUE2	float 型別值	設定深度偏移

著色器等級
- 關鍵字: LOD
- 格式: LOD 整數值
- 用處: 用于在渲染時篩選子著色器.
- 注意: 定義Lod數值越大的SubShader,應該放在前面.

渲染遍Pass

關鍵字: Pass,UsePass
用處: 每個Pass都表示從頭到尾執行一遍GPU渲染流程.這里主要定義渲染設定,編譯設定等.(本來這里可以定義業務邏輯,不過我們規范把業務邏輯全部定義到邏輯代碼區域中.)
注意:
1. 在Pass中也可以使用著色標簽和渲染設定,如果與SubShader中的有重復,就應用Pass中的.
2. 每個Pass就是一次渲染提交,盡量減少Pass的數量.
3. 在Pass中定義Name時,一定要使用全部大寫.
4. 使用UsePass關鍵字,可以參考其他著色代碼檔案中的Pass.參考格式為:UsePass "Shader名字/Pass名字"
5. 這里如果這里沒有邏輯的話,每個行后就不要有分號
布局示例:

Pass{
    //1.定義名字
    Name "全部大寫的Pass名字"
    //2.標簽
    Tags{...}
    //3.渲染設定串列
    [Render Setup]

    //4.使用cg或者hlsl語言來寫的,決定著色器如何編譯的一些編譯指令.
    //cg語言
    CGPROGRAM
       #pragma target 3.0
       #pragma vertex vert
       #pragma fragment frag
       #pragma multi_compile _XXX_ON _XXX_OFF
       #pragma multi_feature _XXXX_ON _XXXX_OFF
       ....
    ENDCG
    或者
    //hlsl語言
    HLSLPROGRAM
       #pragma target 3.0
       #pragma vertex vert
       #pragma fragment frag
       #pragma multi_compile _XXX_ON _XXX_OFF
       #pragma multi_feature _XXXX_ON _XXXX_OFF
       ....
    ENDHLSL
     或者
    //glsl語言
    GLSLPROGRAM              
       ....
    ENDGLSL
}

五. 備用著色器

關鍵字: FallBack
用處:當所有的子著色器都不被匹配時,就執行這里指定的著色器
注意:
1. 這里指定的是一個著色器的名字,并不是檔案路徑名.
2. 如果使用關鍵字Off,就表示關掉了這個退路.
示例:

Fallback "Gonbest/FallBack/FBWithShadowAlpha"

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一. ShaderLab 代碼整體布局

二. 材質屬性定義

三. 邏輯代碼區域

四. 可匹配的著色器串列

著色標簽:

渲染設定標記 （Render Setup ）

著色器等級

渲染遍Pass

五. 備用著色器

渲染設定標記（Render Setup ）