unity-shader-光照shader详解之standard

关于 standard shader 的详细解释

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前篇

• unity standard shader 源码 - https://blog.csdn.net/puremilk684/article/details/62881048

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Standard Shader

Shader "Standard"
{
    //------------------------------------【属性值】------------------------------------
    Properties
    {
        //主颜色
        _Color("Color", Color) = (1,1,1,1)
        //主纹理
        _MainTex("Albedo", 2D) = "white" {}

        //Alpha剔除值
        _Cutoff("Alpha Cutoff", Range(0.0, 1.0)) = 0.5
        //平滑、光泽度
        _Glossiness("Smoothness", Range(0.0, 1.0)) = 0.5

        //金属性
        [Gamma] _Metallic("Metallic", Range(0.0, 1.0)) = 0.0
        //金属光泽纹理图
        _MetallicGlossMap("Metallic", 2D) = "white" {}

        //凹凸的尺度
        _BumpScale("Scale", Float) = 1.0
        //法线贴图
        _BumpMap("Normal Map", 2D) = "bump" {}

        //高度缩放尺度
        _Parallax ("Height Scale", Range (0.005, 0.08)) = 0.02
        //高度纹理图
        _ParallaxMap ("Height Map", 2D) = "black" {}

        //遮挡强度
        _OcclusionStrength("Strength", Range(0.0, 1.0)) = 1.0
        //遮挡纹理图
        _OcclusionMap("Occlusion", 2D) = "white" {}

        //自发光颜色
        _EmissionColor("Color", Color) = (0,0,0)
        //自发光纹理图
        _EmissionMap("Emission", 2D) = "white" {}

        //细节掩膜图
        _DetailMask("Detail Mask", 2D) = "white" {}

        //细节纹理图
        _DetailAlbedoMap("Detail Albedo x2", 2D) = "grey" {}
        //细节法线贴图尺度
        _DetailNormalMapScale("Scale", Float) = 1.0
        //细节法线贴图
        _DetailNormalMap("Normal Map", 2D) = "bump" {}

        //二级纹理的UV设置
        [Enum(UV0,0,UV1,1)] _UVSec ("UV Set for secondary textures", Float) = 0

        //混合状态的定义
        [HideInInspector] _Mode ("__mode", Float) = 0.0
        [HideInInspector] _SrcBlend ("__src", Float) = 1.0
        [HideInInspector] _DstBlend ("__dst", Float) = 0.0
        [HideInInspector] _ZWrite ("__zw", Float) = 1.0
    }

    //===========开始CG着色器语言编写模块===========
    CGINCLUDE
        //BRDF相关的一个宏
        #define UNITY_SETUP_BRDF_INPUT MetallicSetup
    //===========结束CG着色器语言编写模块===========
    ENDCG


    //------------------------------------【子着色器1】------------------------------------
    // 此子着色器用于Shader Model 3.0
    //----------------------------------------------------------------------------------------
    SubShader
    {
        //渲染类型设置：不透明
        Tags { "RenderType"="Opaque" "PerformanceChecks"="False" }

        //细节层次设为：300
        LOD 300

        //--------------------------------通道1-------------------------------
        // 正向基础渲染通道（Base forward pass）
        // 处理方向光，自发光，光照贴图等 ...
        Pass
        {
            //设置通道名称
            Name "FORWARD" 

            //于通道标签中设置光照模型为ForwardBase，正向渲染基础通道
            Tags { "LightMode" = "ForwardBase" }

            //混合操作：源混合乘以目标混合
            Blend [_SrcBlend] [_DstBlend]
            // 根据_ZWrite参数，设置深度写入模式开关与否
            ZWrite [_ZWrite]

            //===========开启CG着色器语言编写模块===========
            CGPROGRAM

            //着色器编译目标：Model 3.0
            #pragma target 3.0

            //编译指令：不使用GLES渲染器编译
            #pragma exclude_renderers gles

            // ---------编译指令：着色器编译多样化--------
            #pragma shader_feature _NORMALMAP
            #pragma shader_feature _ _ALPHATEST_ON _ALPHABLEND_ON _ALPHAPREMULTIPLY_ON
            #pragma shader_feature _EMISSION
            #pragma shader_feature _METALLICGLOSSMAP 
            #pragma shader_feature ___ _DETAIL_MULX2
            #pragma shader_feature _PARALLAXMAP

            //--------着色器编译多样化快捷指令------------
            //编译指令：编译正向渲染基础通道（用于正向渲染中，应用环境光照、主方向光照和顶点/球面调和光照）所需的所有变体。
            //这些变体用于处理不同的光照贴图类型、主要方向光源的阴影选项的开关与否
            #pragma multi_compile_fwdbase
            //编译指令：编译几个不同变种来处理不同类型的雾效(关闭/线性/指数/二阶指数/)
            #pragma multi_compile_fog

            //编译指令：告知编译器顶点和片段着色函数的名称
            #pragma vertex vertForwardBase
            #pragma fragment fragForwardBase

            //包含辅助CG头文件
            #include "UnityStandardCore.cginc"

            //===========结束CG着色器语言编写模块===========
            ENDCG
        }
        //--------------------------------通道2-------------------------------
        // 正向附加渲染通道（Additive forward pass）
        // 以每个光照一个通道的方式应用附加的逐像素光照
        Pass
        {
            //设置通道名称
            Name "FORWARD_DELTA"

            //于通道标签中设置光照模型为ForwardAdd，正向渲染附加通道
            Tags { "LightMode" = "ForwardAdd" }

            //混合操作：源混合乘以1
            Blend [_SrcBlend] One

            //附加通道中的雾效应该为黑色
            Fog { Color (0,0,0,0) } 

            //关闭深度写入模式
            ZWrite Off
            //设置深度测试模式：小于等于
            ZTest LEqual

            //===========开启CG着色器语言编写模块===========
            CGPROGRAM

            //着色器编译目标：Model 3.0
            #pragma target 3.0
            //编译指令：不使用GLES渲染器编译
            #pragma exclude_renderers gles

            // ---------编译指令：着色器编译多样化--------
            #pragma shader_feature _NORMALMAP
            #pragma shader_feature _ _ALPHATEST_ON _ALPHABLEND_ON _ALPHAPREMULTIPLY_ON
            #pragma shader_feature _METALLICGLOSSMAP
            #pragma shader_feature ___ _DETAIL_MULX2
            #pragma shader_feature _PARALLAXMAP

            //--------使用Unity内置的着色器编译多样化快捷指令------------
            //编译指令：编译正向渲染基础通道所需的所有变体，但同时为上述通道的处理赋予了光照实时阴影的能力。
            #pragma multi_compile_fwdadd_fullshadows
            //编译指令：编译几个不同变种来处理不同类型的雾效(关闭/线性/指数/二阶指数/)
            #pragma multi_compile_fog

            //编译指令：告知编译器顶点和片段着色函数的名称
            #pragma vertex vertForwardAdd
            #pragma fragment fragForwardAdd

            //包含辅助CG头文件
            #include "UnityStandardCore.cginc"

            //===========结束CG着色器语言编写模块===========
            ENDCG
        }

        // --------------------------------通道3-------------------------------
        //  阴影渲染通道（Shadow Caster pass）
        //  将将物体的深度渲染到阴影贴图或深度纹理中
        Pass 
        {
            //设置通道名称
            Name "ShadowCaster"
            //于通道标签中设置光照模型为ShadowCaster。
            //此光照模型代表着将物体的深度渲染到阴影贴图或深度纹理。
            Tags { "LightMode" = "ShadowCaster" }

            //开启深入写入模式
            ZWrite On 
            //设置深度测试模式：小于等于
            ZTest LEqual

            //===========开启CG着色器语言编写模块===========
            CGPROGRAM

            //着色器编译目标：Model 3.0
            #pragma target 3.0

            //编译指令：不使用GLES渲染器编译
            #pragma exclude_renderers gles


            // ---------编译指令：着色器编译多样化--------
            #pragma shader_feature _ _ALPHATEST_ON _ALPHABLEND_ON _ALPHAPREMULTIPLY_ON

            //--------着色器编译多样化快捷指令------------
            //进行阴影投射相关的多着色器变体的编译
            #pragma multi_compile_shadowcaster

            //编译指令：告知编译器顶点和片段着色函数的名称
            #pragma vertex vertShadowCaster
            #pragma fragment fragShadowCaster

            //包含辅助CG头文件
            #include "UnityStandardShadow.cginc"

            //===========结束CG着色器语言编写模块===========
            ENDCG
        }

        // --------------------------------通道4-------------------------------
        //  延迟渲染通道（Deferred Render Pass）
        Pass
        {
            //设置通道名称
            Name "DEFERRED"
            //于通道标签中设置光照模型为Deferred，延迟渲染通道
            Tags { "LightMode" = "Deferred" }

            CGPROGRAM
            #pragma target 3.0
            // TEMPORARY: GLES2.0 temporarily disabled to prevent errors spam on devices without textureCubeLodEXT
            #pragma exclude_renderers nomrt gles


            //---------编译指令：着色器编译多样化（shader_feature）--------
            #pragma shader_feature _NORMALMAP
            #pragma shader_feature _ _ALPHATEST_ON _ALPHABLEND_ON _ALPHAPREMULTIPLY_ON
            #pragma shader_feature _EMISSION
            #pragma shader_feature _METALLICGLOSSMAP
            #pragma shader_feature ___ _DETAIL_MULX2
            #pragma shader_feature _PARALLAXMAP

            //---------编译指令：着色器编译多样化（multi_compile）--------
            #pragma multi_compile ___ UNITY_HDR_ON
            #pragma multi_compile LIGHTMAP_OFF LIGHTMAP_ON
            #pragma multi_compile DIRLIGHTMAP_OFF DIRLIGHTMAP_COMBINED DIRLIGHTMAP_SEPARATE
            #pragma multi_compile DYNAMICLIGHTMAP_OFF DYNAMICLIGHTMAP_ON

            //编译指令：告知编译器顶点和片段着色函数的名称
            #pragma vertex vertDeferred
            #pragma fragment fragDeferred

            //包含辅助CG头文件
            #include "UnityStandardCore.cginc"

            //===========结束CG着色器语言编写模块===========
            ENDCG
        }

        // --------------------------------通道5-------------------------------
        //元通道（Meta Pass）
        //为全局光照（GI），光照贴图等技术提取相关参数，如（emission, albedo等参数值）
        //此通道并不在常规的渲染过程中使用
        Pass
        {
            //设置通道名称
            Name "META" 

            //于通道标签中设置光照模型为Meta
            //（截止2015年10月22日，Unity 5.2.1的官方文档中并没有收录此光照模型，应该是Unity官方的疏漏）
            Tags { "LightMode"="Meta" }
            //关闭剔除操作
            Cull Off

            //===========开启CG着色器语言编写模块===========
            CGPROGRAM

            //编译指令：告知编译器顶点和片段着色函数的名称
            #pragma vertex vert_meta
            #pragma fragment frag_meta

            //---------编译指令：着色器编译多样化--------
            #pragma shader_feature _EMISSION
            #pragma shader_feature _METALLICGLOSSMAP
            #pragma shader_feature ___ _DETAIL_MULX2

            //包含辅助CG头文件
            #include "UnityStandardMeta.cginc"

            //===========结束CG着色器语言编写模块===========
            ENDCG
        }
    }

    //------------------------------------【子着色器2】-----------------------------------
    // 此子着色器用于Shader Model 2.0
    //----------------------------------------------------------------------------------------
    SubShader
    {
        //渲染类型设置：不透明
        Tags { "RenderType"="Opaque" "PerformanceChecks"="False" }
        //细节层次设为：150
        LOD 150

        //--------------------------------通道1-------------------------------
        // 正向基础渲染通道（Base forward pass）
        // 处理方向光，自发光，光照贴图等 ...
        Pass
        {
            //设置通道名称
            Name "FORWARD" 
            //于通道标签中设置光照模型为ForwardBase，正向渲染基础通道
            Tags { "LightMode" = "ForwardBase" }
            //混合操作：源混合乘以目标混合，即结果为两者的混合
            Blend [_SrcBlend] [_DstBlend]
            // 根据_ZWrite参数，设置深度写入模式开关与否
            ZWrite [_ZWrite]

            //===========开启CG着色器语言编写模块===========
            CGPROGRAM
            //着色器编译目标：Model 2.0
            #pragma target 2.0

            // ---------编译指令：着色器编译多样化--------
            #pragma shader_feature _NORMALMAP
            #pragma shader_feature _ _ALPHATEST_ON _ALPHABLEND_ON _ALPHAPREMULTIPLY_ON
            #pragma shader_feature _EMISSION 
            #pragma shader_feature _METALLICGLOSSMAP 
            #pragma shader_feature ___ _DETAIL_MULX2
            // SM2.0: NOT SUPPORTED shader_feature _PARALLAXMAP

            //跳过如下变体的编译，简化编译过程
            #pragma skip_variants SHADOWS_SOFT DIRLIGHTMAP_COMBINED DIRLIGHTMAP_SEPARATE

            //--------着色器编译多样化快捷指令------------
            #pragma multi_compile_fwdbase
            #pragma multi_compile_fog

            //编译指令：告知编译器顶点和片段着色函数的名称
            #pragma vertex vertForwardBase
            #pragma fragment fragForwardBase

            //包含辅助CG头文件
            #include "UnityStandardCore.cginc"

            //===========结束CG着色器语言编写模块===========
            ENDCG
        }

        //--------------------------------通道2-------------------------------
        // 正向附加渲染通道（Additive forward pass）
        // 以每个光照一个通道的方式应用附加的逐像素光照
        Pass
        {
            //设置通道名称
            Name "FORWARD_DELTA"

            //于通道标签中设置光照模型为ForwardAdd，正向渲染附加通道
            Tags { "LightMode" = "ForwardAdd" }

            //混合操作：源混合乘以1
            Blend [_SrcBlend] One

            //附加通道中的雾效应该为黑色
            Fog { Color (0,0,0,0) } 

            //关闭深度写入模式
            ZWrite Off

            //设置深度测试模式：小于等于
            ZTest LEqual

            //===========开启CG着色器语言编写模块===========
            CGPROGRAM
            //着色器编译目标：Model 2.0
            #pragma target 2.0

            // ---------编译指令：着色器编译多样化--------
            #pragma shader_feature _NORMALMAP
            #pragma shader_feature _ _ALPHATEST_ON _ALPHABLEND_ON _ALPHAPREMULTIPLY_ON
            #pragma shader_feature _METALLICGLOSSMAP
            #pragma shader_feature ___ _DETAIL_MULX2

            //跳过一些变体的编译
            // SM2.0: NOT SUPPORTED shader_feature _PARALLAXMAP
            #pragma skip_variants SHADOWS_SOFT

            //--------使用Unity内置的着色器编译多样化快捷指令------------
            //编译指令：编译正向渲染基础通道所需的所有变体，但同时为上述通道的处理赋予了光照实时阴影的能力。
            #pragma multi_compile_fwdadd_fullshadows
            //编译指令：编译几个不同变种来处理不同类型的雾效(关闭/线性/指数/二阶指数/)
            #pragma multi_compile_fog

            //编译指令：告知编译器顶点和片段着色函数的名称
            #pragma vertex vertForwardAdd
            #pragma fragment fragForwardAdd

            //包含辅助CG头文件
            #include "UnityStandardCore.cginc"

            //===========结束CG着色器语言编写模块===========
            ENDCG
        }

        // --------------------------------通道3-------------------------------
        //  阴影渲染通道（Shadow Caster pass）
        //  将将物体的深度渲染到阴影贴图或深度纹理中
        Pass 
        {
            //设置通道名称
            Name "ShadowCaster"

            //于通道标签中设置光照模型为ShadowCaster。
            //此光照模型代表着将物体的深度渲染到阴影贴图或深度纹理。
            Tags { "LightMode" = "ShadowCaster" }

            //开启深入写入模式
            ZWrite On

            //设置深度测试模式：小于等于
            ZTest LEqual

            //===========开启CG着色器语言编写模块===========
            CGPROGRAM
            //着色器编译目标：Model 2.0
            #pragma target 2.0

            //---------编译指令：着色器编译多样化（shader_feature）--------
            #pragma shader_feature _ _ALPHATEST_ON _ALPHABLEND_ON _ALPHAPREMULTIPLY_ON

            //编译指令：跳过某些变体的编译
            #pragma skip_variants SHADOWS_SOFT

            //快捷编译指令：进行阴影投射相关的多着色器变体的编译
            #pragma multi_compile_shadowcaster

            //编译指令：告知编译器顶点和片段着色函数的名称
            #pragma vertex vertShadowCaster
            #pragma fragment fragShadowCaster

            //包含辅助CG头文件
            #include "UnityStandardShadow.cginc"

            //===========结束CG着色器语言编写模块===========
            ENDCG
        }

        // --------------------------------通道4-------------------------------
        //元通道（Meta Pass）
        //为全局光照（GI），光照贴图等技术提取相关参数，如（emission, albedo等参数值）
        //此通道并不在常规的渲染过程中使用
        Pass
        {
            //设置通道名称
            Name "META" 

            //于通道标签中设置光照模型为Meta
            //（截止2015年10月22日，Unity 5.2.1的官方文档中并没有收录此光照模型，应该是Unity官方的疏漏）
            Tags { "LightMode"="Meta" }
            //关闭剔除操作
            Cull Off

            //===========开启CG着色器语言编写模块===========
            CGPROGRAM

            //编译指令：告知编译器顶点和片段着色函数的名称
            #pragma vertex vert_meta
            #pragma fragment frag_meta

            //---------编译指令：着色器编译多样化--------
            #pragma shader_feature _EMISSION
            #pragma shader_feature _METALLICGLOSSMAP
            #pragma shader_feature ___ _DETAIL_MULX2

            //包含辅助CG头文件
            #include "UnityStandardMeta.cginc"

            //===========结束CG着色器语言编写模块===========
            ENDCG
        }
    }

    //回退Shader为顶点光照Shader
    FallBack "VertexLit"
    //使用特定的自定义编辑器UI界面
    CustomEditor "StandardShaderGUI"
}