在游戏开发中,shader编程能够让我们实现更丰富的渲染效果,为游戏画面增色很多。本文将以Unity引擎为例,为大家详细介绍shader编程的相关知识,包括shader基础概念、常用语法及写法等,帮助游戏开发者利用shader打造更出色的游戏画面。
Shader主要作用是运行在GPU上的小程序,它接收输入信息并输出最终像素的颜色值。理解shader的工作流程对编写shader是非常重要的。其主要步骤包括:Vertex Shader接收输入顶点信息;顶点进行变换计算输出到几何体装配阶段;Fragment Shader 对几何体着色输出最终像素颜色。
Shader语言有专业的编程语法,但理解其基本结构可以快速上手。一个shader主要包含两部分:第一个是属性变量的声明,它决定了材质 Inspector面板的显示和输入;第二个是各个阶段的CG程序,实现shader的功能代码。
属性声明采用语法:_Type _Name ("_DisplayName", Range(min,max)) = _DefaultValue; _Type表示变量类型,_Name是变量名,_DisplayName是在面板显示的名字。还可以声明各种类型的属性变量。
SubShader中可以包含多个Pass,每个Pass执行一个小的渲染操作。Pass里面是两个主要shader函数:Vertex Shader 和 Fragment Shader。顶点Shader输入结构体包含顶点坐标,法线等信息;片元Shader包含当前片元的坐标,处于哪个三角面等信息。可以输出给颜色等变量。
有了基本语法结构,我们可以编写一些常用功能的shader。例如实现泛光效果,可以在片元shader采样纹理,根据viewport空间坐标进行颜色变化。也可以根据顶点法线生成渐变纹理来实现轮廓光效果。此外,调整片元颜色的alpha通道可以创建透明效果。坚持不断编写练习不同shader。
Shader编程很依赖数学知识,需要理解向量、矩阵等概念。值得投入时间学习相关数学知识,这会大幅提升shader编程能力。参考优秀开源shader也很重要,可以了解其他programmers的思路及技巧。
Shader编程虽有一定难度,但能直接提升游戏画面品质。希望本文可以给相关开发者一些帮助,欢迎大家多做练习,为游戏加入独特的渲染效果。
