Unity_图形学之_shader_学习笔记(一)

/*---------unity3D_图形学相关笔记-------------

_图形学：

一，学习图形学能更好的了解渲染的流程，知其然亦知其所以然。

   二，游戏开发种经常需要平衡CPU和GPU之间得性能消耗。比如:loading(资源本地或网络请求等相关预加载)。

      loading做法:
               1，CPU做若干张图片交替。（占用大量资源，技术要求低）
               2，GPU 旋转一张图片。（资源占用少，利用率高，相对要求较高）

    三，编写炫酷特效。

四，优化必备技能。

五，编程进阶必备技能。

_OpenGL和DX:

    _OpenGL渲染流程：

    CPU：FBX => meshrender 。
   Fbx obj ：模型文件里面包含了 uv 顶点位置，法线切线等渲染所需得信息。
   meshrender : 将这些信息传递到GPU。其中包含两部分：skin mesh render / mesh render mesh filter。二者成对出现。
   skin mesh render : 带蒙皮得骨骼。
   mesh render mesh filter : mesh render 主要是将顶点信息传递到GPU，mesh filter 表示将哪个模型信息传递给GPU。

GPU 渲染管线：
   顶点着色器 => 光栅化 => 片段着色器 => alpha 测试 => 模板测试 => 深度测试 => blend => Gbuffer => frontbuffer =>frame buffer =>显示器。

顶点着色器：1，计算顶点颜色。 2，将物体坐标系转换到相机坐标系。

光栅化：将顶点转换成像素。（像素：通常由RBGA 4通道组成。如屏幕：720*1280 ，即横排有 720像素和竖排有1280像素。）

片段着色器：1，纹理采样。从纹理像素赋给像素。 2，像素跟灯光的计算。

Alpha测试: 挑选合格Alpha的像素(即需要显示的像素或某种条件的像素，主要是筛选)。

模板测试：像素还可以携带模板信息。（多通道信息，达到条件的模板值）。

深度测试：符合条件的像素就通过，否则就丢弃。（主要跟相机有关）

blend:   将当前要渲染的像素和已经渲染的像素进行混合运算。

   （buffer 即缓冲区）
   Gbuffer：存放 RGBA 模板值和深度值等值。

Front buffer 和 Frame buffer: 类似当前显示和下一个需要显示得像素，进行互相交替得一个通道。

_shader 的由来与结构：

1，shader语言。
openGL : SGI 跨平台。GLSL ：(openGL shader lauguage)
dx : 微软开发。非跨平台。性能好。HLSL : （high level shader lauguage）
CG：微软和英伟达联合开发的一种语言。跨平台基于C语言，而且性能好。

2，unity shader 语言。
shader语言全部包含（opengl dx cg）。

CG和HLSL 包含在CGPROGRAM...ENDCG 语法块内。

GLSL包括在GLSLPROGRAM... ENDGLSL语法块内。

unity自己的语言。shaderlab。

3, unity shader分类。
fixed shader : shader 1.0。主要是开关式。

顶点片段着色器：shader 2.0。包含前者，并且功能里面的公式我们可以自己定义。

surface shader : 前二者的封装。

4， shaderlab 结构。

        Shader "Hidden/test1"  //shader 的名字 “括号是shader种类或者说这个shader归属哪一种 / 后面是这个shader的名字”
        {
            Properties //属性  类似Class中的属性（字段）
            {
                _MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
            }
            
            //可能存在多个subshader标签。unity会在所有subshader列表中选择当前环境中合适的subshader。
            //当所有subshader失败时，使用会使用[Fallback]中指定的shader,如fallback "default" ;
            SubShader 
            {
                // No culling or depth
                Cull Off ZWrite Off ZTest Always

                //可能有多个pass 
                //有多少个pass 就会渲染多少次
                //[pass tags] pass的标签  [render Setup] 渲染设置  [texture setup] 纹理设置。只有在fiexd funtion shader中才可用。
                Pass 
                {
                    CGPROGRAM 
                    #pragma vertex vert
                    #pragma fragment frag
                    
                    #include "UnityCG.cginc"

                    struct appdata
                    {
                        float4 vertex : POSITION;
                        float2 uv : TEXCOORD0;
                    };

                    struct v2f
                    {
                        float2 uv : TEXCOORD0;
                        float4 vertex : SV_POSITION;
                    };

                    v2f vert (appdata v)
                    {
                        v2f o;
                        o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
                        o.uv = v.uv;
                        return o;
                    }
                    
                    sampler2D _MainTex;

                    fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
                    {
                        fixed4 col = tex2D(_MainTex, i.uv);
                        // just invert the colors
                        col.rgb = 1 - col.rgb;
                        return col;
                    }
                    ENDCG
                }
            }
        } //end shader