MMD联动Unity学习日志 Vol.7 Shader Graph基础

2019-04-05 22:58 作者:NXL2 0人读过 | 我要投稿

前言

上一期的内容是天空盒，它的材质球是由天空盒Shader（着色器）通过GPU绘制而成的。这期我们共同学习Shader的基础和它的基本应用。

Shader和Material的基本概念认知

Up在百度上引用一段，阐述Shader和Material（材质）的基本关系：

“Shader（着色器）实际上就是一小段程序，它负责将输入的Mesh（网格）以指定的方式和输入的贴图或者颜色等组合作用，然后输出。绘图单元可以依据这个输出来将图像绘制到屏幕上。输入的贴图或者颜色等，加上对应的Shader，以及对Shader的特定的参数设置，将这些内容（Shader及输入参数）打包存储在一起，得到的就是一个Material（材质）。之后，我们便可以将材质赋予合适的renderer（渲染器）来进行渲染（输出）了。

所以说Shader并没有什么特别神奇的，它只是一段规定好输入（颜色，贴图等）和输出（渲染器能够读懂的点和颜色的对应关系）的程序。而Shader开发者要做的就是根据输入，进行计算变换，产生输出而已。“

Unity支持Shader的自定义编程，它使用的是标准的cg语言。不过，我们的原则是不写代码。这时就要用到另一种方法来编辑Shader，那就是Shader Graph。

ShaderGraph介绍

Shader Graph着色器视图，可以让你轻松创建各种着色器效果：流动的岩浆，美丽的湖泊，闪动的LED灯，以及你能想象到的更多的效果！

Shader Graph原生支持 Scriptable Render Pipeline (简称：SRP)，拥有以下功能：

· 高清晰渲染管线 HD Render Pipeline

· 轻量级渲染管线 Lightweight Render Pipeline

· 通过扩展将任何你自己编写的自定义SRP着色器进行导出。

什么是ShaderGraph着色器视图 ?

你可以通过可视化的方式来创建Shader Graph以生成所需的着色器，无需再手动编写着色器代码，只需通过连接各种节点创建节点网络即可。以下是一些你可以做的事情：

· 通过程序化的方式改变物体表面形状

· 对UV进行变形和动画

· 使用常用的图形编辑操作对对象进行修改操作

· 根据物体所在的世界坐标，法线以及和摄像机之间的距离等信息来改变物体表面

· 将你认为重要的属性，暴露在材质编辑面板上方便编辑操作

· 通过生成subgraph（子视图）在不同Shader Graph之间分享节点网络

· 使用C#和HLSL创建自定义的Shader Graph

· 视图框架可以提供即时的Shader Graph修改反馈，这样即使是新用户也能创建自己的着色器了。

怎么安装ShaderGraph？

安装好的Unity2018是没有ShaderGraph的工具的，如果需要使用这个工具，需要单独安装插件。

打开Window > Package Manager，在All中选择ShaderGraph进行安装。

2018.1.x~2018.2.x版本

点击All面板，找到SRP Core、Shader Graph点击右上角Install安装

2018.3.x~2019.1b

刚打开Packages的列表中没有ShaderGraph选项，此时点击Advanced，出现ShaderGraph等安装选项。

找不到Shader Graph

打开项目的文件夹，在项目目录中，找到Packages目录中的manifest.json文件，打开

修改mainfest.json。

用写字板或其它文本编辑器打开mainfest.json，将"com.unity.shadergraph": "4.1.0-preview",插入文本段落中。

返回Unity工程会发现Unity正在加载工具，加载完之后ShaderGraph插件就已经安装好了。

使用PackageManager

在Unity中，通过点击Window->PackageManager来打开PackageManager窗口。在窗口中选择ShaderGraph 并且在右上角选择加载。

如何看是否加载成功

在项目栏中，点击右键Create出现有PBR Graph，Sub Graph和Unlit Graph那么就已经安装好了。（ShaderGraph旧版的使用方法与现在有所差异，在右键Create后找到ShaderGraph也能证明ShaderGraph安装完成）

如何创建Shader Graph？

在Unity中，Shader Graph看起来就是一个普通的着色器。你可以通过Create >Shader>选择PBR Graph（基于物理渲染），Sub Graph和Unlit Graph其中的一个。这会在Project窗口中生成一个Shader Graph资源。双击这个资源或者点击Open按钮来打开Shader Graph编辑界面。

打开Shader Graph的时候，看到的是一个Master Node。可以通过把其他节点连接到Master Node来创造你先要的效果。

点击齿轮图标可以展开着色器的其它基本属性：

Workflow（工作流）可以选择Specular（高光）和Metallic（金属）。

Surface（表面）可以选择Opaque（不透明）和Transparent（透明）。

Blend（混合）可以选择 Alpha（阿尔法），Premultiply（预乘），Additive（附加），Multiply（乘法）。

Two Sided（两边）勾选框。

右下角是着色器最终显示效果。

每一个内置的Shader Graph节点都有几个输入，为这些输入添加了默认的值，也可以随意改变它们。

往视图网络中添加一个纹理或者其他资源非常简单，只需创建一个对应资源类型的节点并连接上即可。

通过Shader Graph生成的着色器和Unity中的其他着色器没有任何区别。可以右键点击着色器生成一个新的材质，并将其应用到项目中任意对象上。可以用同一个着色器生成多个材质。

可以在材质上暴露着色器中的参数，这样就可以通过这些参数，调整基于同一个着色器的不同材质的各种属性。只要简单的操作就可以暴露着色器的参数，在Shader Graph中点击任何变量节点，然后选择Convert to Property，这些属性就会显示在所有使用了此着色器的材质的检视窗口中。

暴露的参数有Vector1，Vector2，Vector3，Vector4，Color（颜色），Texture2D（2D纹理），Texture2D Array（2D纹理数组），Texture3D，Cubemap（方形贴图），Boolean（布尔值）。

要查看对Shader Graph所做修改的产生的效果，点击窗口左上角的Save Asset按钮保存修改即可。

创建渲染管线

ShaderGraph是基于可编程渲染管线，我们要使用ShaderGraph也就需要设置SRP。（注意：如果之前不导入渲染管线，ShaderGraph的材质球不会正常显示，呈现为洋红色，主节点会出现叹号，并提示当前渲染管线与主节点不匹配。如下图）

打开Window >package manager，在All中选择Lightweight RP进行安装。(如果没有找到渲染管线插件，可以尝试用之前的方法导入。在项目目录里找到Packages目录中的manifest.json文件，将"com.unity.render-pipelines.lightweight": "4.1.0-preview",插入中间段落中。）

在SRP中，unity帮我们封装了几种渲染管线：

- 我们可以创建LWRP（轻量级渲染管线），这种渲染管线适合移动设备。

- HDRP（高清晰渲染管线），适用于PC等性能较高的设备

- Custom（自定义渲染管线)

这里我们暂时不做过多研究。