一、Lesson1
1、渲染流水线
（1）应用阶段
模型->模型处理（应用阶段）–>输入结构
应用阶段主要操作：粗粒度剔除、进行渲染设置、准备基本数据、输出到几何阶段
（2）几何阶段
输入结构->顶点shader（几何阶段）->输出结构
几何阶段主要操作：顶点着色器->裁剪->屏幕映射
（3）光栅化阶段、逐片元阶段
输出结构->像素shader（光栅化阶段、逐片元阶段）->渲染结果
i、光栅化阶段主要操作：三角形设置（知道三角形三条边）、三角形遍历（检查片元是否被三角形覆盖，考虑对片元的保存和去除）、抗锯齿处理
ii、逐片元阶段主要操作：片元着色、透明度测试、深度测试、模板测试、混合
（5）后处理
2、Lambert模型与半Lambert
（1）Lambert
（i）效果展示
（ii）计算公式
Lambert=max(0,dot(光照方向反方向，法线))
（iii）实现代码
//Lambert逐顶点光照
Shader "MyCustom/Diffuse_Lambert_Vertex"
{Properties{//材质的漫反射颜色_Color("Base Color", color) = (1.0, 1.0, 1.0, 1.0)//漫反射系数_kD("kD", Range(0, 1)) = 1}SubShader{Tags { "RenderType"="Opaque" }LOD 100Pass{CGPROGRAM#pragma vertex vert#pragma fragment frag// make fog work#pragma multi_compile_fog//引入Unity内置的一些变量#include "UnityCG.cginc"//UnityCG.cginc中定义了结构体appdata_base，appdata_tan，appdata_full用于顶点着色器输入//这里自定义appdata类型，只包含需要的数据struct appdata{float4 vertex : POSITION; //顶点位置float3 normal : NORMAL; //法线};//顶点着色器输出struct v2f{//SV_POSITION是裁剪空间中的顶点坐标，它是DirectX 10中引入的系统数值语义，在大多数平台上，它和POSITION语义是等价的，//但在某些平台（例如PS4）上必须使用SV_POSITION来修饰顶点着色器的输出，否则无法让Shader正常工作//SV_POSITION一旦被作为顶点着色器的输出语义，那么顶点位置就被固定了，后续不能再被改变它的空间位置float4 vertex : SV_POSITION;float4 col : COLOR;};//为了使用Properties语义块中声明的属性，需要定义一个和该属性类型相匹配的变量//由于颜色属性的范围在0到1之间，因此我们可以使用fixed精度的变量来存储它float4 _Color;float _kD;//表示这个变量的初始值来自于外部的其他环境uniform float4 _LightColor0;v2f vert (appdata v){v2f o;//Unity内置 模型 * 世界 * 投影矩阵 UNITY_MATRIX_MVP，把顶点位置从模型空间转换到裁剪空间中o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);//在计算法线和光线之间的点积时，只有两者处于同一坐标系下，它们的点积才有意义,//所以需要把顶点的法线从模型空间转到世界空间，unity_WorldToObject是4*4float3 worldNormal = normalize(mul(float4(v.normal, 0.0), unity_WorldToObject).xyz);//也可以这么写// float3 worldNormal = normalize(mul(v.normal, (float3x3)unity_WorldToObject));//获取光源方向(们假设场景中只有一个光源且该光源的类型是平行光)float3 worldLight = normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz);//当法线和光线之间夹角大于90时，光线是在照射物体的背面，此时光照强度为0float lambert = max(dot(worldNormal, worldLight), 0.0);//也可以使用saturate函数把参数截取到[0, 1]的范围内，防止负值// float lambert = saturate(dot(worldNormal, worldLight));float3 diffuse = _kD * lambert * _Color.rgb * _LightColor0.rgb;//环境光float3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz;float3 finalColor = diffuse + ambient;o.col = float4(finalColor, 1.0);return o;}fixed4 frag (v2f i) : SV_Target{return i.col;}ENDCG}}
}
//Lambert逐像素光照
Shader "MyCustom/Diffuse_Lambert_Pixel"
{Properties{_Color("Base Color", color) = (1.0, 1.0, 1.0, 1.0)_kD("kD", Range(0, 1)) = 1}SubShader{Tags { "RenderType"="Opaque" }LOD 100Pass{CGPROGRAM#pragma vertex vert#pragma fragment frag// make fog work#pragma multi_compile_fog#include "UnityCG.cginc"struct appdata{float4 vertex : POSITION;float3 normal : NORMAL;};struct v2f{float4 vertex : SV_POSITION;//顶点着色器中计算世界空间下法线，传递给片元着色器float3 worldNormal : TEXCOORD0;};float4 _Color;float _kD;uniform float4 _LightColor0;v2f vert (appdata v){v2f o;o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);o.worldNormal = normalize(mul(v.normal, (float3x3)unity_WorldToObject));return o;}//将光照的计算转移到片元着色器中fixed4 frag (v2f i) : SV_Target{float3 worldNormal = i.worldNormal;float3 worldLight = normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz);float lambert = max(dot(worldNormal, worldLight), 0.0);float3 diffuse = _kD * lambert * _Color.rgb * _LightColor0.rgb;float3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz;float3 finalColor = diffuse + ambient;return float4(finalColor, 1.0);}ENDCG}}
}
（2）半Lambert
（i）效果展示
（ii）计算公式
半Lambert=dot(光照方向反方向，法线)*0.5+0.5
（iii）实现代码
//半Lambert逐像素光照
Shader "MyCustom/HalfLambert"
{Properties{_Color ("Base Color", color) = (1.0, 1.0, 1.0, 1.0)_kD ("kD", Range(0, 1)) = 1}SubShader{Tags { "RenderType"="Opaque" }LOD 100Pass{CGPROGRAM#pragma vertex vert#pragma fragment frag// make fog work#pragma multi_compile_fog#include "UnityCG.cginc"struct appdata{float4 vertex : POSITION;float3 normal : NORMAL;};struct v2f{float4 vertex : SV_POSITION;float3 worldNormal : TEXCOORD0;};float4 _Color;float _kD;uniform float4 _LightColor0;v2f vert (appdata v){v2f o;o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);o.worldNormal = normalize(mul(v.normal, (float3x3)unity_WorldToObject));return o;}fixed4 frag (v2f i) : SV_Target{float3 worldNormal = i.worldNormal;float3 worldLight = normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz);// 广义上的半兰伯特 half lambert = light * diffuse * (α* (n * l) + β)// half lambert = light * diffuse * (0.5 * (n * l) + 0.5)float halfLambert = 0.5 * dot(worldNormal, worldLight) + 0.5;float3 diffuse = _kD * halfLambert * _Color.rgb * _LightColor0.rgb;float3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz;float3 finalColor = diffuse + ambient;return float4(finalColor, 1.0);}ENDCG}}
}
（3）实践
半兰伯特+映射贴图+描边，实现简单的卡渲效果
二、Lesson2
1、Shader代码简易模板
// Shader created with Shader Forge v1.40
// Shader Forge (c) Freya Holmer - http://www.acegikmo.com/shaderforge/
// Note: Manually altering this data may prevent you from opening it in Shader Forge
/*SF_DATA;ver:1.40;sub:START;pass:START;ps:flbk:,iptp:0,cusa:False,bamd:0,cgin:,cpap:True,lico:0,lgpr:1,limd:0,spmd:1,trmd:0,grmd:0,uamb:True,mssp:True,bkdf:False,hqlp:False,rprd:False,enco:False,rmgx:True,imps:True,rpth:0,vtps:0,hqsc:True,nrmq:0,nrsp:0,vomd:0,spxs:False,tesm:0,olmd:1,culm:0,bsrc:0,bdst:1,dpts:2,wrdp:True,dith:0,atcv:False,rfrpo:True,rfrpn:Refraction,coma:15,ufog:False,aust:True,igpj:False,qofs:0,qpre:1,rntp:1,fgom:False,fgoc:False,fgod:False,fgor:False,fgmd:0,fgcr:0.5,fgcg:0.5,fgcb:0.5,fgca:1,fgde:0.01,fgrn:0,fgrf:300,stcl:False,atwp:False,stva:128,stmr:255,stmw:255,stcp:6,stps:0,stfa:0,stfz:0,ofsf:0,ofsu:0,f2p0:False,fnsp:False,fnfb:False,fsmp:False;n:type:ShaderForge.SFN_Final,id:3138,x:32719,y:32712,varname:node_3138,prsc:2|emission-5693-OUT;n:type:ShaderForge.SFN_Vector3,id:5693,x:32526,y:32812,varname:node_5693,prsc:2,v1:1,v2:0.4605795,v3:0;pass:END;sub:END;*/Shader "AP01/L03/FlatCol_SF" {Properties {}SubShader {Tags {"RenderType"="Opaque"}Pass {Name "FORWARD"Tags {"LightMode"="ForwardBase"}CGPROGRAM#pragma vertex vert#pragma fragment frag#include "UnityCG.cginc"#pragma multi_compile_fwdbase_fullshadows#pragma target 3.0struct VertexInput {float4 vertex : POSITION;};struct VertexOutput {float4 pos : SV_POSITION;};VertexOutput vert (VertexInput v) {VertexOutput o = (VertexOutput)0;o.pos = UnityObjectToClipPos( v.vertex );return o;}float4 frag(VertexOutput i) : COLOR {
// Lighting:
// Emissive:float3 emissive = float3(1,0.4605795,0);float3 finalColor = emissive;return fixed4(finalColor,1);}ENDCG}}FallBack "Diffuse"CustomEditor "ShaderForgeMaterialInspector"
}
2、实践
实现可以平滑调整模型明暗调子的效果
