unity shader ui层级

时间: 2023-05-10 16:03:06 浏览: 311

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 Shader是一种能够自定义特效的技术，可以让开发者在渲染管线上面增加新的特效，在Unity中使用Shader可以实现各种各样的效果，如高级的光影、水面反射、动态贴图等。UI层级是指在屏幕上用户界面的层级显示顺序，通俗来讲，就是UI图层的表示顺序，比如一个按钮是否在其他UI元素的前面或后面。在Unity中，Shader对UI层级有一定影响，UI层级是通过Canvas组件与其子物体的RectTransform组件来控制的。通常情况下，Canvas的渲染模式为Screen Space - Overlay，这意味着UI元素是在最高层显示的。此时，如果想要实现Shader效果，可以使用Image或RawImage组件加载一个纹理，然后通过Shader来替换掉默认的shader。为了避免遮挡，可以对UI元素进行排序，将有Shader效果的UI元素放到最上层（例如在Inpector的Canvas Renderer选项中将Order in Layer调整为最大值），避免别的UI元素遮挡。如果需要将Shader效果应用到3D对象上，需要将Canvas渲染模式改为World Space，此时Sprite Renderer组件用于渲染普通图片，而Mesh Renderer用于渲染有Shader效果的3D模型。此时可以通过在Shader中加入代码控制层级显示的顺序，来解决层级的问题。综上所述，UI层级对于Shader的优化非常重要，只有合理控制了UI层级，才能实现更加美观并且高效的渲染效果。

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