【Unity Shaders】初探Surface Shader背后的机制_surfaceshader

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写在前面

一直以来，Unity Surface Shader背后的机制一直是初学者为之困惑的地方。Unity Surface Shader在Unity 3.0的时候被开放给公众使用，其宣传手段也是号称让所有人都可以轻松地写shader。但由于资料缺乏，很多人知其然不知其所以然，无法理解Unity Surface Shader在背后为我们做了哪些事情。

前几天一直被问到一个问题，为什么我的场景里没有灯光，但物体不是全黑的呢？为什么我把Light的颜色调成黑色，物体还是有一些默认颜色呢？这些问题其实都是因为那些物体使用了Surface Shader的缘故。因此，了解Surface Shader背后的机制是非常重要滴~

虽然Surface Shader一直是一个神秘的存在，但其实Unity给了我们揭开她面纱的方式：查看它生成的CG代码。大家应该都知道，所谓的Surface Shader实际上是封装了CG语言，隐藏了很多光照处理的细节，它的设计初衷是为了让用户仅仅使用一些指令（#pragma）就可以完成很多事情，并且封装了很多常用的光照模型和函数，例如Lambert、Blinn-Phong等。而查看Surface Shader生成的代码也很简单：在每个编译完成的Surface Shader的面板上，都有个“Show generated code”的按钮，像下面这样：

点开后，就可以查看啦~面板上还表明了很多其他的有用信息。而这些方便的功能实际上是Unity 4.5发布出来的。详情可见这篇博文。

使用Surface Shader，很多时候，我们只需要告诉shader，“嘿，使用这些纹理去填充颜色，法线贴图去填充法线，使用Lambert光照模型，其他的不要来烦我！！！”我们不需要考虑是使用forward还是deferred rendering，有多少光源类型、怎样处理这些类型，每个pass需要处理多少个光源！！！（人们总会rant写一个shader是多么的麻烦。。。）So！Unity说，不要急，放着我来~

上面的情景当然对于小白是比较简单的方式，Surface Shader可以让初学者快速实现很多常见的shader，例如漫反射、高光反射、法线贴图等，这些常见的效果也都不错。而对应面就是，由于隐藏了很多细节，如果想要自定义一些比较复杂或特殊的效果，使用Surface Shader就无法达到了（或者非常麻烦）。在学了一段时间的Surface Shader后，我认为：

• 如果你从来没有学习过怎样编写shader，而又想写一些常见的、比较简单的shader，那仅学习Surface Shader是一个不错的选择。
  
  
• 如果你向往那些高品质的游戏画面，那么Surface Shader是远远无法满足你的，而且某种方面来说它会让你变得越来越困惑。

流水线

两个结构体