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Unity Shader入门教程：从零开始编写你的第一个Shader

创作时间:

作者:

@小白创作中心

Unity Shader入门教程：从零开始编写你的第一个Shader

引用

CSDN

https://blog.csdn.net/Maryart/article/details/145828958

Shader是游戏开发中不可或缺的一部分，它决定了物体在屏幕上的最终呈现效果。本教程将带你从零开始，学习如何在Unity中编写Shader，并最终实现一个简单的自定义Shader。

1. Shader基础概念

1.1 什么是Shader？

Shader运行在GPU，用于控制渲染管线中的某些阶段。它决定了物体表面的颜色、光照、阴影等视觉效果。Shader通常分为以下几种类型：

顶点Shader（Vertex Shader）：处理每个顶点的位置、法线等信息。
片段Shader（Fragment Shader）：处理每个像素的颜色、光照等。
几何Shader（Geometry Shader）：处理几何图元的生成和变换。
计算Shader（Compute Shader）：用于通用计算任务。

1.2 Shader语言：HLSL、GLSL、CG

Unity使用HLSL（High-Level Shading Language）作为Shader的主要编程语言。HLSL是微软为DirectX开发的高级着色语言，语法类似于C语言。Unity还支持GLSL（OpenGL Shading Language）和CG（C for Graphics），但HLSL是最常用的。

1.3 Unity中的Shader类型

在Unity中，Shader通常以.shader文件的形式存在。Unity提供了几种不同的Shader类型：

Surface Shader：Unity提供的一种高级抽象，适合编写基于物理的渲染（PBR）效果。
Unlit Shader：不依赖于光照的Shader，适合UI、特效等。
Image Effect Shader：用于后处理效果的Shader。
Compute Shader：用于通用计算的Shader。

2. 编写第一个Shader

2.1 创建Shader文件

在Unity中，右键点击Assets文件夹，选择Create > Shader > Unlit Shader，创建一个新的Unlit Shader文件。将其命名为MyFirstShader.shader。

2.2 Shader的基本结构

打开MyFirstShader.shader文件，你会看到如下代码：

Shader "Unlit/MyFirstShder"
{
    Properties
    {
        _MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
    }
    SubShader
    {
        Tags { "RenderType"="Opaque" }
        LOD 100
        Pass
        {
            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag
            // make fog work
            #pragma multi_compile_fog
            #include "UnityCG.cginc"
            struct appdata
            {
                float4 vertex : POSITION;
                float2 uv : TEXCOORD0;
            };
            struct v2f
            {
                float2 uv : TEXCOORD0;
                UNITY_FOG_COORDS(1)
                float4 vertex : SV_POSITION;
            };
            sampler2D _MainTex;
            float4 _MainTex_ST;
            v2f vert (appdata v)
            {
                v2f o;
                o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
                o.uv = TRANSFORM_TEX(v.uv, _MainTex);
                UNITY_TRANSFER_FOG(o,o.vertex);
                return o;
            }
            fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
            {
                // sample the texture
                fixed4 col = tex2D(_MainTex, i.uv);
                // apply fog
                UNITY_APPLY_FOG(i.fogCoord, col);
                return col;
            }
            ENDCG
        }
    }
}

2.3 代码解析

Properties：定义了Shader的属性，可以在Unity Inspector面板中调整。这里定义了一个_MainTex纹理属性。
SubShader：包含一个或多个Pass，每个Pass代表一次渲染过程。
Pass：包含顶点Shader和片段Shader的代码。
CGPROGRAM：标记Shader代码的开始，使用HLSL编写。
vert：顶点Shader，处理顶点位置和UV坐标。
frag：片段Shader，处理像素颜色。

2.4 修改Shader

让我们修改这个Shader，使其显示一个简单的颜色渐变效果。将frag函数修改为如下代码：

fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
{
    fixed4 col = fixed4(i.uv.x, i.uv.y, 0, 1);
    return col;
}

这里，我们将UV坐标的x和y分量分别作为红色和绿色通道的值，蓝色通道固定为0，透明度为1。

2.5 应用Shader

在Unity中创建一个新的材质，将MyFirstShader赋值给该材质。然后将材质应用到一个3D物体上（如Cube），你会看到物体表面出现了颜色渐变效果。

3. 进阶：添加光照效果

3.1 使用Surface Shader

Surface Shader是Unity提供的一种高级抽象，适合编写基于物理的渲染（PBR）效果。让我们创建一个简单的Surface Shader。

在Unity中，右键点击Assets文件夹，选择Create > Shader > Standard Surface Shader，创建一个新的Surface Shader文件。将其命名为MySurfaceShader.shader。

3.2 修改Surface Shader

打开MySurfaceShader.shader文件，你会看到如下代码：

Shader "Custom/MySurfaceShader"
{
    Properties
    {
        _Color ("Color", Color) = (1,1,1,1)
        _MainTex ("Albedo (RGB)", 2D) = "white" {}
        _Glossiness ("Smoothness", Range(0,1)) = 0.5
        _Metallic ("Metallic", Range(0,1)) = 0.0
    }
    SubShader
    {
        Tags { "RenderType"="Opaque" }
        LOD 200
        CGPROGRAM
        // Physically based Standard lighting model, and enable shadows on all light types
        #pragma surface surf Standard fullforwardshadows
        // Use shader model 3.0 target, to get nicer looking lighting
        #pragma target 3.0
        sampler2D _MainTex;
        struct Input
        {
            float2 uv_MainTex;
        };
        half _Glossiness;
        half _Metallic;
        fixed4 _Color;
        // Add instancing support for this shader. You need to check 'Enable Instancing' on materials that use the shader.
        // See https://docs.unity3d.com/Manual/GPUInstancing.html for more information about instancing.
        // #pragma instancing_options assumeuniformscaling
        UNITY_INSTANCING_BUFFER_START(Props)
            // put more per-instance properties here
        UNITY_INSTANCING_BUFFER_END(Props)
        void surf (Input IN, inout SurfaceOutputStandard o)
        {
            // Albedo comes from a texture tinted by color
            fixed4 c = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex) * _Color;
            o.Albedo = c.rgb;
            // Metallic and smoothness come from slider variables
            o.Metallic = _Metallic;
            o.Smoothness = _Glossiness;
            o.Alpha = c.a;
        }
        ENDCG
    }
    FallBack "Diffuse"
}