如何在 Unity 中将表面着色器转换为顶点/片段代码？答案

【问题标题】：How to convert surface shader to Vertex/Fragment code in Unity?如何在 Unity 中将表面着色器转换为顶点/片段代码？
【发布时间】：2018-05-08 01:45:22
【问题描述】：

我想知道如何将此表面着色器代码转换为顶点/片段杂注：

Shader "Custom/Diamond Opaque Test" {
    Properties {
        _Color ("Main Color", Color) = (1,1,1,1)
        _SpecColor ("Specular Color", Color) = (0.5,0.5,0.5,1)
        _Shininess ("Shininess", Range (0.01, 1)) = 0.078125
        _RimPower ("Rim Power", Range(0,8.0)) = 3.0
        _ReflectColor ("Reflection Color", Color) = (1,1,1,0.5)
        [NoScaleOffset] _Cube ("Cubemap", CUBE) = "" {}
    }

    SubShader {

        CGPROGRAM
        #pragma surface surf BlinnPhong

        struct Input {
            float3 worldRefl;
            float3 viewDir;
        };

        samplerCUBE _Cube;
        fixed4 _Color;
        fixed4 _ReflectColor;
        half _Shininess;
        half _RimPower;

        void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o) {
            o.Albedo = _Color.rgb;
            o.Gloss = _Color.a;
            o.Specular = _Shininess;
            half rim = saturate(dot (normalize(IN.viewDir), o.Normal));
            o.Emission = texCUBE (_Cube, IN.worldRefl).rgb * _ReflectColor.rgb * pow(rim,_RimPower);;
        }
        ENDCG
    } 
    FallBack "Mobile/Diffuse"
}

上面的shader代码就是下图左边的红色宝石：

我的目标是看起来与右侧的宝石相似。在此过程中，我遇到了一些挑战。左边的宝石是不透明的并且接受阴影。右边的宝石有正面透明但没有背面。然而，这不接受阴影。我必须在 let BlinnPhong 上制作宝石，以便它可以投射和接收阴影。

是否可以为正面和背面透明度创建不同的控件？还有一种方法可以让透明物体接受阴影吗？我想为宝石添加轮廓，以便可以在更远的地方看到它。有没有办法在同一个 Pass 中添加轮廓，还是必须有自己单独的 Pass？另外，如何使接收到的阴影变暗？所有这些要求都会对 GPU 造成负担吗？该游戏适用于移动平台。

我是 CG 编程的初学者。我的第一步是弄清楚将曲面编程转换为顶点/片段。任何例子都将非常感激。

我确实在资产商店购买了一些宝石资产，但其中一些可以投射阴影但无法接收或根本无法投射或接收。是什么赋予了？右侧的宝石着色器来自资产商店中购买的资产之一。我不想在未经他们许可的情况下在此网站上分享他们的着色器脚本。

【问题讨论】：

我很困惑你的问题有很多问题？ 1-表面到碎片 2-双面透明
为什么要将此着色器转换为片段着色器？最好使用表面着色器，因为它易于编辑。
@SeyedMortezaKamali 1)。我购买的资产中有一些我喜欢的功能，但它是写顶点/片段的。我想提取部分代码并添加到我的代码中。我想将表面转换为顶点/片段，以便了解如何操作它。 2）。我想通过控制正面和背面的 alpha 来控制宝石中的雾量。为整个宝石设置 alpha 使其看起来更像玻璃或塑料。例如，我想将白色宝石的背面 alpha 设置为更接近纯色而不是更深的颜色。我希望这是有道理的。
编写片段着色器并不容易，但如果你喜欢这样做，你应该学习片段着色器，但无论如何每个灯光建模都有片段着色器here

标签： unity3d shader fragment-shader vertex-shader

【解决方案1】：

这实际上是一个相当复杂的过程，尽管我建议您从他们的网站下载统一着色器源代码开始。大多数实际着色是在 UnityStandardBRDF.cginc、UnityPBSLighting.cginc 和 UnityStandardCore.cginc 中完成的。如果你用谷歌搜索，你也可以在 github 上找到这些文件。

基本上，前向添加着色器的基本结构如下所示：

Shader "MyForwardAddShader"
{
    Properties
    {
        _MainTex("Some texture", 2D) = "white"{}
    }

    SubShader
    {
        Tags {"RenderType"="Geometry" "Queue" = "Geometry"}

        Pass 
        {
            // Forward Base pass - this applies main directional light and ambient
            Name "FORWARD"
            Tags { "LightMode" = "ForwardBase" }

            CGPROGRAM
            #pragma target 3.5

            #pragma multi_compile_fwdbase
            #pragma multi_compile_fog
            #pragma multi_compile_instancing

            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag

            // I Like to keep these in separate include files
            #include "MyForwardBase.cginc"

            ENDCG
        }

        Pass
        {
            // Forward Add pass - this is added once per extra light source

            Name "FORWARD_DELTA"
            Tags { "LightMode" = "ForwardAdd" }
            Blend SrcAlpha One
            Fog { Color (0,0,0,0) } // in additive pass fog should be black
            ZWrite Off
            ZTest LEqual

            CGPROGRAM
            #pragma target 3.5

            #pragma multi_compile_fwdadd_fullshadows
            #pragma multi_compile_fog

            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag

            #include "MyForwardAdd.cginc"

            ENDCG
        }
    }
}

请注意，您还需要一个 shadowcaster pass 来投射阴影（您可以复制标准着色器源代码中使用的 pass），如果您想使用烘焙光照，还需要一个 Meta pass。

像“MyForwardBase.cginc”这样的文件应该包括顶点输入和输出结构的定义，以及传递的顶点和片段函数。使用此设置，您还需要在那里定义制服（属性变量）。光照计算可能需要的一些变量：

// Calculate this in the vertex shader and normalize per fragment
o.worldPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex).xyz;
float3 viewDir = _WorldSpaceCameraPos.xyz - o.worldPos;

// In the ForwardBase pass, _WorldSPaceLightPos0.xyz stores the direction of the main directional light, instead of position. 
// Use this in the vertex function:
half3 mainLightColor = _LightColor0.rgb;
half3 mainLightDir = _WorldSpaceLightPos0.xyz;

对于 ForwardBase 通道，您需要包含“AutoLight.cginc”并在顶点函数中使用此宏：

COMPUTE_LIGHT_COORDS(o);

这又要求您在 VertexOutput 结构中包含此宏：

UNITY_LIGHTING_COORDS(6,7) // 6, 7 can be any texture interpolator IDs, they will translate to TEXCOORD6 and TEXCOORD7 in this case

ForwardAdd 光衰减的工作原理如下：

UNITY_LIGHT_ATTENUATION(atten, i, i.worldPos.xyz); // Here, worldPos is stored in the vertex output struct and calculated per vertex
half3 lightColor = _LightColor0.rgb * atten;

还有一些用于判断像素是否处于阴影中的宏，您可以在 AutoLight.cginc 中找到它们。在 ForwardAdd 过程中，光的方向是按顶点计算的：

o.lightDir      = _WorldSpaceLightPos0.xyz - o.worldPos.xyz * _WorldSpaceLightPos0.w;

就我个人而言，我喜欢为每个特征创建小的 CGInclude，例如反射、折射、三平面映射等，并且只要我需要它们就包括它们。我还倾向于在其自己的包含文件中保留一个名为“Lighting”的单独函数，因为光照计算在通道之间共享。此函数将所有变量（如 lightDir、viewDir、albedo、roughness 等）作为参数并返回片段的阴影颜色。

就像我说的，这是一个相当复杂的过程，这只是一个入门。实现照明功能本身就是一个故事，尽管查看 UnityStandardBRDF.cginc 可以帮助解决这个问题。我建议您从基本的 blinn-phong 模型开始进行调试和改进。

【讨论】：