表面着色器示例
这里列举了一些表面着色的示例。下文中的示例侧重于使用内置光照模型。有关如何实现自定义光照模型的示例,请参阅表面着色器光照示例。
简单
我们将从非常简单的着色器开始,然后在此基础上演示其他示例。这是一个仅将表面颜色设置为“白色”的着色器。其使用内置 Lambert(漫反射)光照模式。
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" }
这是它在设置有两种灯光的模型上的样子:
纹理
一个纯白色的对象显得非常单调,让我们添加一个纹理。我们将为着色器添加一个属性块,这样在“材质”(Material) 中就会有一个纹理选择器。其他更改在下文中以粗体显示。
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" }

法线贴图 (Normal Mapping)
让我们添加一些法线贴图 (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" }

边缘光照 (Rim Lighting)
现在,试着添加一些边缘光照 (Rim Lighting) 以高亮显示对象的边缘。我们将基于表面法线与视线方向之间的角度添加一些发射光。为此,我们将使用 viewDir
内置表面着色器变量。
Shader "Example/Rim" { Properties { _MainTex ("Texture", 2D) = "white" {} _BumpMap ("Bumpmap", 2D) = "bump" {} _RimColor ("Rim Color", Color) = (0.26,0.19,0.16,0.0) _RimPower ("Rim Power", Range(0.5,8.0)) = 3.0 } SubShader { Tags { "RenderType" = "Opaque" } CGPROGRAM #pragma surface surf Lambert struct Input { float2 uv_MainTex; float2 uv_BumpMap; float3 viewDir; }; sampler2D _MainTex; sampler2D _BumpMap; float4 _RimColor; float _RimPower; 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)); o.Emission = _RimColor.rgb * pow (rim, _RimPower); } ENDCG } Fallback "Diffuse" }

细节纹理 (Detail Texture)
为实现一种不同的效果,让我们添加一个与基础纹理 (base texture) 结合的细节纹理 (detail texture)。细节纹理 (detail texture) 使用“材质”(Material) 中相同的 UV,但通常使用不同的“铺设”(Tiling)。因此我们必须使用不同的输入 UV 坐标。
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" }
虽然使用查看器纹理 (checker texture) 没有什么实际意义,但会说明发生了什么:
屏幕空间中的细节纹理 (Detail Texture)
那屏幕空间中的细节纹理 (detail texture) 有何效果?虽然它对士兵头部模型的意义不大,但会说明可以如何使用内置 screenPos
输入:
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; screenUV *= float2(8,6); o.Albedo *= tex2D (_Detail, screenUV).rgb * 2; } ENDCG } Fallback "Diffuse" }
我从上面的着色器中移除了法线贴图 (normal mapping),只是为了使其变得更短:
立方体贴图反射
这是一个使用内置 worldRefl
输入进行立方体贴图反射的着色器。它其实与内置反射 (Reflective)/漫反射 (Diffuse) 着色器非常类似:
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" }
由于它将反射色指定为发光颜色,所以士兵非常闪亮:
如果您想实现受法线贴图 (normal map) 影响的反射,还需执行稍微多一些的操作:您需要将 INTERNAL_DATA
添加到输入 (Input) 结构中,并在编写完法线 (Normal) 输出后使用 WorldReflectionVector
函数计算逐像素反射向量。
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" }
这便是一名经法线贴图的闪亮士兵:
经世界坐标空间位置的切片
这是在近于水平的环中通过丢弃像素来“切分”对象的着色器。其根据像素的世界坐标位置使用 clip()
Cg/HLSL 函数来实现。我们将使用 worldPos
内置表面着色器变量。
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" }

使用顶点修改器进行法线挤压
可使用“顶点修改器”(vertex modifier) 函数,该函数将修改顶点着色器中的输入顶点数据。这可用于程序性动画、沿法线的挤压等。使用表面着色器编译指令 vertex:functionName
和一个使用 inout appdata_full
参数的函数。
Here's a shader that moves vertices along their normals by the amount specified in the material:
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 struct Input { float2 uv_MainTex; }; float _Amount; void vert (inout appdata_full v) { v.vertex.xyz += v.normal * _Amount; } sampler2D _MainTex; void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o) { o.Albedo = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex).rgb; } ENDCG } Fallback "Diffuse" }
沿法线移动顶点使士兵变得臃肿:
逐顶点计算的自定义数据
使用顶点修改器 (vertex modifier) 函数还可以在顶点着色器中计算自定义数据,然后所计算的自定义数据将被逐像素传递到表面着色器函数。使用相同的编译指令 vertex:functionName
,但函数应使用两个参数:inout appdata_full
和 out Input
。您可以填入任何不是内置值的输入 (Input) 成员。
下面的示例定义了一个在顶点函数中计算出的自定义 float3 customColor
成员:
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; }; void vert (inout appdata_full v, out Input o) { UNITY_INITIALIZE_OUTPUT(Input,o); o.customColor = abs(v.normal); } sampler2D _MainTex; void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o) { o.Albedo = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex).rgb; o.Albedo *= IN.customColor; } ENDCG } Fallback "Diffuse" }
在此示例中,customColor 设置为法线的绝对值:
更多的实际应用可为:计算任何非内置输入 (Input) 变量提供 的逐顶点数据,或优化着色器计算。例如,可以用它在对象的顶点计算边缘光照 (Rim Lighting),而不是在表面着色器中逐像素进行计算。
最终颜色修改器 (Final Color Modifier)
可使用“最终颜色修改器”(Final Color Modifier) 函数,该函数将修改由着色器计算的最终颜色。使用着色器编译指令 finalcolor:functionName
和一个使用 Input IN、SurfaceOutput o、inout fixed4 color
参数的函数。
这是一个将色调应用于最终颜色的简单着色器。这与仅将色调应用于表面反射率 (Albedo) 颜色不同:此色调也会影响来自光照贴图、光探头和类似额外来源的任何颜色。
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" }

使用最终颜色修改器自定义雾
最终颜色修改器 (Final Color Modifier)(见上文)的常见应用为实现完全自定义的雾 (Fog)。雾 (Fog) 需要影响最终计算出的像素着色器颜色,这恰恰是最终颜色
修改器的用处所在。
这是一个基于到屏幕中心的距离来应用雾色调的着色器。这将顶点修改器与自定义顶点数据(雾)和最终颜色修改器结合在一起。在正向渲染附加通道中使用时,雾 (Fog) 需要淡化为黑色。该示例进行处理时还检查了 UNITY_PASS_FORWARDADD
。
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); data.fog = min (1, dot (hpos.xy, hpos.xy) * 0.1); } fixed4 _FogColor; void mycolor (Input IN, SurfaceOutput o, inout fixed4 color) { fixed3 fogColor = _FogColor.rgb; #ifdef UNITY_PASS_FORWARDADD fogColor = 0; #endif color.rgb = lerp (color.rgb, fogColor, IN.fog); } sampler2D _MainTex; void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o) { o.Albedo = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex).rgb; } ENDCG } Fallback "Diffuse" }

线性雾 (Linear Fog)
Shader "Example/Linear Fog" {
Properties { _MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" {} } SubShader { Tags { "RenderType"="Opaque" } LOD 200 CGPROGRAM #pragma surface surf Lambert finalcolor:mycolor vertex:myvert sampler2D _MainTex; uniform half4 unity_FogColor; 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); float diff = unity_FogEnd.x - unity_FogStart.x; float invDiff = 1.0f / diff; data.fog = clamp ((unity_FogEnd.x - pos) * invDiff, 0.0, 1.0); } 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"
}
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