2018-04-10 shader学习第一步

Shader "Custom/Shad0" {
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;

    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"

}

/首行声明了一个Shader,命名为Shad0,存放在路径Custom下(这个路径在哪里不是重点,它归类在自定义中),看上去是不是挺像结构体的声明/
Shader "Custom/Shad0" {

/*
在将第一块内容之前,请先去了解一下UV纹理。简单来说:A是一张图片(称A为纹理),B是一张坐标信息(称B为UV),用B来取A就是纹理贴图的精髓了,举个简单的例子:
A的色彩如下:
红 黄
蓝 绿

B的坐标信息如下:
(0,0) (1,1)
(1,1) (0,1)

那么取出来得到的纹理贴图就是:
红 绿
绿 黄

这样子,是不是很无聊?当这上面的点数达到很大的量级时,就很有意义了。
没完,你还需要了解镜面高光和金属度的概念,自行百度(或者先跳过这个知识点继续往下看)。
*/

/*第一块:属性声明*/
Properties {

    _Color ("Color", Color) = (1,1,1,1)
    /*用_XX的声明方法来声明的变量就是称为属性了,这一句的语法是:
    _XXX (展示名, 数据类型) = 默认值

    展示名是在Unity中可见的名称,Color其实是一种数据类型(就像int那样,只是后者很简单,是基本数据类型)。
    数据类型有哪些(参考上述博文):
    Color - 一种颜色,由RGBA(红绿蓝和透明度)四个量来定义;
    2D - 一张2的阶数大小(256,512之类)的贴图。这张贴图将在采样后被转为对应基于模型UV的每个像素的颜色,最终被显示出来;
    Rect - 一个非2阶数大小的贴图;
    Cube - 即Cube map texture(立方体纹理),简单说就是6张有联系的2D贴图的组合,主要用来做反射效果(比如天空盒和动态反射),也会被转换为对应点的采样;
    Range(min, max) - 一个介于最小值和最大值之间的浮点数,一般用来当作调整Shader某些特性的参数(比如透明度渲染的截止值可以是从0至1的值等);
    Float - 任意一个浮点数;
    Vector - 一个四维数;

    请看默认值(1,1,1,1),形如(g,b,a,A),其中的透明度A为0时,表示透明,为1时,表示完全不透明,所以应该称之为不透明度。
    */
    
    
    _MainTex ("Albedo (RGB)", 2D) = "white" {}
    /*这里表示一张图片,这张图片在这里仅仅用空白来表示*/

    _Glossiness ("Smoothness", Range(0,1)) = 0.5
    /*高光设置为.5*/

    _Metallic ("Metallic", Range(0,1)) = 0.0
    /*金属度*/
}


/*第二块内容:什么是SubShader,如果你用过虚幻4,就能够很容易理解,其实SubShader对应了UE4中的材质表达式。
UE4中的材质表达式或者Unity中的shader本质是什么?简单来说就是将图片通过处理得到另一张图片(比如用图片+UV信息 -> 纹理贴图的过程)。
SubShader其实就是定义了图片处理过程。
*/
SubShader {
    
    /*Tags规定了混合模型。什么是混合模型?请看下面的附图1,当然,混合模型是UE4中的概念。

这里贴一段相比Unity更为正确的解释:
Background - 最早被调用的渲染,用来渲染天空盒或者背景
Geometry - 这是默认值,用来渲染非透明物体(普通情况下,场景中的绝大多数物体应该是非透明的)
AlphaTest - 用来渲染经过Alpha Test的像素,单独为AlphaTest设定一个Queue是出于对效率的考虑
Transparent - 以从后往前的顺序渲染透明物体
Overlay - 用来渲染叠加的效果,是渲染的最后阶段(比如镜头光晕等特效)

    */
    Tags { "RenderType"="Opaque" }


    /*LOD表示细节呈现级别(也即是画质,即粗糙/细腻程度)
    当机器很差的时候,差到其评估值小于200时,本材质无效(也就是本shader罢工)。当机器的性能不错,大于200时,本shader继续工作。就是这么有个性。
    别气馁,下面的内容是最重要的。
    */
    LOD 200
    

    /*这是一个标记:CGPROGRAM,表示这是一段computer graph编程*/
    CGPROGRAM
    // Physically based Standard lighting model, and enable shadows on all light types
    #pragma surface surf Standard fullforwardshadows
        /*请看这个奇怪的函数声明:
        #pragma surface表面着色器 surffunction着色器的代码(在本例子中就是下面的surf) lightModel(光照模型,这个概念先跳过) [可选参数]
        */


    // Use shader model 3.0 target, to get nicer looking lighting
    #pragma target 3.0


        /*
        用笔者的话来说:sampler2D就是一张图片……(还记得吗,就是上文说的A图片)

        贴一段介绍:
        
        接下来一句sampler2D _MainTex;,sampler2D是个啥?
        其实在CG中,sampler2D就是和texture所绑定的一个数据容器接口。
        等等..这个说法还是太复杂了,简单理解的话,所谓加载以后的texture(贴图)说白了不过是一块内存存储的,
        使用了RGB(也许还有A)通道,且每个通道8bits的数据。而具体地想知道像素与坐标的对应关系,以及获取这些数据,
        我们总不能一次一次去自己计算内存地址或者偏移,因此可以通过sampler2D来对贴图进行操作。
        更简单地理解,sampler2D就是GLSL中的2D贴图的类型,相应的,
        还有sampler1D,sampler3D,samplerCube等等格式。

        解释通了sampler2D是什么之后,
        还需要解释下为什么在这里需要一句对_MainTex的声明,
        之前我们不是已经在Properties里声明过它是贴图了么。
        答案是我们用来实例的这个shader其实是由两个相对独立的块组成的,
        外层的属性声明,回滚等等是Unity可以直接使用和编译的ShaderLab;
        而现在我们是在CGPROGRAM...ENDCG这样一个代码块中,这是一段CG程序。
        对于这段CG程序,要想访问在Properties中所定义的变量的话,必须使用和之前变量相同的名字进行声明!【注意这里!!!】
        于是其实sampler2D _MainTex;做的事情就是再次声明并链接了_MainTex,
        使得接下来的CG程序能够使用这个变量。*/
    sampler2D _MainTex;


    /*这是一个非常简单的结构体,称为Input,其中有一个float2数据类型,这是一个二维float矢量,也就是(a,b)这样的。*/
    struct Input {
        float2 uv_MainTex;
    };

    /*在坚持一下,这里还有几个变量:half类型的两个,fixed4类型的一个,
    half类型表示半精度浮点数,计算性能好但是精度低,和float和double是同类型的浮点数;
    fixed4不详,但是大意是四维的矢量*/
    
    half _Glossiness;//必须使用和之前变量相同的名字进行声明!【注意这里!!!】

    half _Metallic;//必须使用和之前变量相同的名字进行声明!【注意这里!!!】
    
    fixed4 _Color;//必须使用和之前变量相同的名字进行声明!【注意这里!!!】

    /*核心的处理函数:surf,输入一张二维浮点信息,也即是上面的uv_MainTex,
    输出一个o表示材质(inout像c++里面的按照引入传入,虽说没有返回,但是也有信息传出的效果)*/
    void surf (Input IN, inout SurfaceOutputStandard o) {
        // Albedo comes from a texture tinted by color
        fixed4 c = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex) * _Color;
        /*看这里:tex2D就是前面说的"利用UV去取图片获得纹理贴图"的做法,然后再乘以_Color,
        
        这里用到了乘法的颜色算法,自己体会(这个_Color默认值为1,1,1,1,所以默认下不影响)
        笔者到这里可以知道:fixed4表示一种四维矢量(用来表示颜色就挺合适的。此外,它是定点型小数而非浮点型小数)
        */


        o.Albedo = c.rgb;
        /* inout SurfaceOutputStandard o
        这个结构有哪些包含的变量呢:
        struct SurfaceOutput {
            half3 Albedo;     //像素的颜色
            half3 Normal;     //像素的法向值
            half3 Emission;   //像素的发散颜色
            half Specular;    //像素的镜面高光
            half Gloss;       //像素的发光强度
            half Alpha;       //像素的透明度
        };
        */

        // Metallic and smoothness come from slider variables
        o.Metallic = _Metallic;
        o.Smoothness = _Glossiness;
        o.Alpha = c.a;
    }
    ENDCG
        /*结束CG编码*/
}
FallBack "Diffuse"
    //这里还不太明白,先放着。

}

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