unity shader 透明

时间: 2023-09-12 19:05:05 浏览: 166

Shader编程

### Unity Shader编程详解 #### Shader理论与3D管线 Shader技术是现代计算机图形学的核心组成部分之一，尤其是在游戏开发领域，其重要性不言而喻。本文将深入探讨Shader编程的基本概念，特别是在Unity游戏引擎中的应用。 **3D管线**：在深入理解Shader之前，必须先了解3D管线的概念。3D管线是指3D图像从数据输入到最终显示在屏幕上的整个处理流程。传统的3D管线可以分为几个关键阶段： 1. **应用阶段**：在此阶段，开发者通过编程语言（如C#等）设置几何体的位置、颜色等属性，并将这些数据提交给GPU进行处理。 2. **顶点处理**：顶点着色器(Vertex Shader)负责处理顶点数据，包括位置变换、投影等操作。 3. **片段处理**：片段着色器(Fragment Shader)则负责计算像素的颜色值，这是最终渲染结果的关键一步。 4. **光栅化**：将3D模型转换为2D图像的过程。 5. **后期处理**：包括纹理映射、抗锯齿等一系列提高图像质量的技术。 #### Shader在引擎中的作用 Shader在3D渲染管线中的作用至关重要。简而言之，Shader是一种微小的程序，用于定义渲染管线中特定阶段的处理逻辑。在Unity中，主要使用两种类型的Shader：顶点着色器(Vertex Shader)和片段着色器(Fragment Shader)。 1. **顶点着色器**：负责处理顶点数据，例如顶点的位置变换、光照计算等。 2. **片段着色器**：用于计算像素的最终颜色值，是实现复杂视觉效果的关键。 #### ShaderLab基础 Unity中的Shader编程主要通过ShaderLab语言完成。这是一种基于CG/HLSL/GLSL语法的定制化语言。通过ShaderLab，开发者可以直接编写着色器程序，从而获得更高级别的控制权。 **亲自动手制作第一个Unity Shader** 为了更好地理解Shader编程，我们来实践一下简单的Shader编写过程： 1. **创建Shader**：在Unity项目中创建一个新的Shader文件。这可以通过在Assets文件夹中右键点击并选择Create > Shader > Surface Shader来实现。 2. **编写Shader代码**：接下来，在新创建的Shader文件中编写代码。最基本的Shader通常包含以下结构： ```c Shader "Custom/FirstShader" { Properties { _Color ("Color", Color) = (1,1,1,1) } SubShader { Tags { "RenderType"="Opaque" } LOD 100 Pass { CGPROGRAM // 这里编写具体的着色器代码 ENDCG } } FallBack "Diffuse" } ``` 3. **应用Shader**：创建完成后，可以在材质(Material)面板中选择该Shader，并将其应用到场景中的对象上。 #### ShaderLab的Properties实验 **Properties**是ShaderLab中用于定义Shader参数的地方。通过Properties，可以定义一系列可编辑的参数，如颜色、纹理等，从而使得Shader更加灵活。 ```c Shader "Custom/PropertyExample" { Properties { _MainTex ("Texture", 2D) = "white" {} _Color ("Color Tint", Color) = (1,1,1,1) } SubShader { Tags { "RenderType"="Opaque" } LOD 100 Pass { CGPROGRAM #pragma vertex vert #pragma fragment frag struct appdata { float4 vertex : POSITION; float2 uv : TEXCOORD0; }; struct v2f { float2 uv : TEXCOORD0; float4 vertex : SV_POSITION; }; sampler2D _MainTex; fixed4 _Color; v2f vert (appdata v) { v2f o; o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex); o.uv = v.uv; return o; } fixed4 frag (v2f i) : SV_Target { fixed4 col = tex2D(_MainTex, i.uv) * _Color; return col; } ENDCG } } FallBack "Diffuse" } ``` 这段代码定义了一个简单的纹理Shader，其中包含了两个可编辑的属性：_MainTex 和 _Color。_MainTex 用于指定一个纹理，而 _Color 则用于调整纹理的颜色。 #### 理解Shader和Material的关系在Unity中，Shader和Material是密切相关的两个概念。Shader定义了渲染的逻辑，而Material则是这些逻辑的具体实例化。简单来说，Material就是Shader的实例，它将Shader中的可编辑属性具体化，赋予实际的值或纹理。 1. **Shader**：定义了渲染逻辑和外观，但没有具体的属性值。 2. **Material**：将Shader中的属性具体化，如指定颜色值、纹理等。例如，你可以有一个非常复杂的Shader，它可以支持多种光照模型和纹理效果。然后，你可以为这个Shader创建多个不同的Material实例，每个实例都具有不同的颜色或纹理，从而实现不同的视觉效果。 #### 光照模型支持在Unity Shader编程中，理解光照模型是至关重要的。光照模型决定了物体表面的光照效果，包括颜色、亮度等。Unity提供了多种内置的光照模型，比如Lambert、Phong等，同时也可以自定义光照模型。 **自定义光照模型（方程）** 自定义光照模型是Shader编程的一个高级主题，它允许开发者根据自己的需求定义独特的光照计算方式。例如，可以创建一个基于Halflambert模型的自定义Shader。 ```c Shader "Custom/HalflambertShader" { Properties { _Color ("Color", Color) = (1,1,1,1) _LightPower ("Light Power", Float) = 1 } SubShader { Tags { "RenderType"="Opaque" } LOD 100 Pass { CGPROGRAM #pragma vertex vert #pragma fragment frag struct appdata { float4 vertex : POSITION; float3 normal : NORMAL; }; struct v2f { float3 worldNormal : TEXCOORD0; float4 vertex : SV_POSITION; }; fixed4 _Color; float _LightPower; v2f vert (appdata v) { v2f o; o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex); o.worldNormal = normalize(mul((float3x3)unity_ObjectToWorld, v.normal)); return o; } fixed4 frag (v2f i) : SV_Target { float3 lightDir = normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz); float diffuse = max(dot(i.worldNormal, lightDir), 0.0); diffuse = diffuse * _LightPower + 0.1; // Halflambert模型 fixed4 col = _Color * diffuse; return col; } ENDCG } } FallBack "Diffuse" } ``` 这段代码定义了一个基于Halflambert模型的自定义Shader。Halflambert模型相对于标准的Lambert模型来说，会给予更多的光照强度，以模拟半漫反射的效果。 #### 常见实例除了基本的Shader编程之外，还有一些常见的Shader实例和技术值得学习，例如： - **材质贴图和凹凸贴图**：利用纹理来模拟材料的质感，如金属、石头等。 - **高光效果**：通过特定的Shader技巧实现光滑表面上的反光效果。 - **环境映射和CubeMap**：通过映射周围的环境到一个立方体上，实现更加真实的反射效果。 - **透明和Alpha混合**：用于模拟透明物体，如玻璃、水等。 - **轮廓效果**：使物体边缘清晰可见，常用于卡通风格的游戏。 - **后期处理**：通过特殊技术对整个场景进行后处理，实现各种视觉特效，如模糊、锐化等。 Unity Shader编程是一个庞大而深奥的主题，掌握它不仅能极大地提升游戏的画面质量，还能让你的游戏更加独特和吸引人。希望以上内容能够帮助你更好地理解和应用Unity Shader编程技术。

Unity中的Shader透明度可以通过透明度测试和透明度混合来实现。透明度测试是一种简单的机制，根据片元的透明度来决定是否舍弃该片元。透明度测试的效果通常是完全透明或完全不透明，并且在边缘处可能会有锯齿。透明度混合是一种更复杂的实现方式，它使用当前片元的透明度作为混合因子，与已存储在颜色缓冲中的颜色进行混合，从而得到真正的半透明效果。透明度测试不需要关闭深度写入，因为它与其他不透明物体的处理方式几乎相同，只是在片元着色器中增加了对透明度的判断和裁剪。而透明度混合需要关闭深度写入，这意味着我们必须非常小心物体的渲染顺序。需要注意的是，尽管关闭了深度写入，但并没有关闭深度测试，这意味着在使用透明度混合渲染一个片元时，仍会将其深度值与当前深度缓冲中的深度值进行比较。如果该片元的深度值距离摄像机更远，那么将不会再次进行深度混合操作。这一点决定了，当一个不透明物体出现在一个透明物体前时，先渲染的不透明物体可以正常地遮挡住透明物体。换句话说，对于透明度混合来说，深度缓冲是只读的。所以渲染顺序对于实现透明度混合效果非常重要。确保不透明物体在透明物体前渲染，以便正确地遮挡透明物体。这可以通过设置渲染队列或使用透明度排序等方法来实现。1234

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