【实验笔记】Unity游戏Shader提取（上）

前言：本打算解析一下镜头脚本，不过转念一想要不先把场景给提取了，然后就跑去学Unity渲染了XD

第一节：什么是Shader

一句话总结：Shader（着色器）是控制模型如何在游戏中被渲染的脚本

比如说模型的点在游戏空间坐标的位置，或者某个像素的颜色什么，都是由这个脚本定义的。

具体原理涉及到图形学方面的知识，如果想了解推荐这个视频：

如果打算在Unity了解基本使用快速入门的话，推荐这个视频（我就是这学的）：

当然这边也没怎么认真学就是...重点在于——我想知道怎么用别人写好的Shader，所以逆向，开始。

第二节：Shader文件在哪里

还是以我比较熟悉的赛马娘为例，把相关资源整理好后（如何整理见下述专栏）

就可以在整理好后的目录下发现一个名为shader的文件

这里面就包括了赛马娘用到的所有shader了，将其拖入二进制文本查看器

重要的信息有两个，一是UnityFS的文件头，说明这个文件是AssetBundle（AB包）的数据储存格式可被Unity读取，二是第二行的2020.3.24f1，定义了这个AssetBundle所用的Unity的版本号。

所以结论就是——这大概是个正常的AB包，我们可以用工具来解析它。

那么既然这个Shader本身就是给Unity引擎用的，我们就先试试在Unity进行提取。

第三节：用Unity查看AB包

Unity提供了个方便的小插件：

https://github.com/Unity-Technologies/AssetBundles-Browser

通过这个插件，我们可以在对应AB包版本的Unity上对AB包进行查看

我们先在版本为2020.3.24的Unity上新建一个项目

打开解压好之后的插件，将里面的Editor文件夹拖进来

然后我们就可以在上方的Window->AssetBundle Browser处打开插件

点击Inspect面板，选择好我们打算读取的AB包，就可以知道这个AB包内包含什么了。

我们以选择shader这个文件为例

其中包含了什么文件一目了然，而且不止如此，我们可以通过这个工具来查看AB包之间的依赖关系，也就是——这个AB包的物品其所依赖的资源被储存在了哪些别的AB包上。

我们可以拿一个模型的AB包来看看

其中的Missing Object就储存在其依赖的AB包下，当我们把其依赖的AB包都导入进来后，这个AB包就可以自动匹配到对应的Object（物品）。

那么，AssetBundle的查看就是这样，该如何在Unity使用这些资源呢？

第四节：用Unity加载AB包

Unity为AssetBundle的相关操作提供了一系列函数

通过这些函数，我们就可以将AssetBundle里（几乎所有）的资源在Unity上用起来。

由于具体过程涉及脚本编程所以我不太好描述，如果想了解的话推荐这个视频：

那么目前我们已经完全掌握了Unity加载AB包的方法（迫真），我们把shader导进来看看效果。

第五节：相关资源导入

shader必须要应用在模型上才能产生效果，再加上AB包内的模型一般已经绑定好了对应的材质（同时也匹配上了对应的shader），所以我们需要做的是从AB包里导入一个模型预设，所有的一切都会自动帮你安排好。

我们以重炮的头部模型为例，写好加载AB包的相关代码（记得把所有依赖的包都加上）

然后尝试在Unity中运行这个代码（新建一个空对象然后把脚本拖过去）

大功告成，模型以及其相关的贴图材质shader都已经加载好了。

第六节：所以为啥模型是黑的？

让我们查看模型的具体参数来找原因，以头发部分的模型为例，选择

在右方检视栏内我们可以看到各种参数，其中可以发现shader部分已经把需要的材质都分配好了，而且有一大堆可以调节的参数，我们可以试着胡乱调节一下...

当然就结果来说，这里的参数不管怎么调，模型始终还是会以黑色显示...

在把所有的可能原因都排查一遍之后，我发现这是和shader的全局变量有关。

第七节：Shader全局变量

我们知道shader的作用是——接收设定好了的基本信息，进行计算后，得出渲染后的信息。

但就像我们在前几节所见，每个shader中都有一大堆参数需要调整，这就需要对每个shader进行分别的设置。这也就意味着如果我有一个所有shader都需要的参数（比如说阴影的颜色），要修改的话就要在每个shader下分别进行修改，这是一件非常麻烦的事情。

所以Shader全局变量的作用就在于此——只要在游戏里设定好了全局变量，每个shader用到时直接从全局变量上读取就好，而且只需修改全局变量就能达成统一修改参数的效果。

如果说一个shader需要全局变量，但全局变量并没有被定义，那么这个变量就会默认为0。

现在就可以解释为什么模型时黑色的了，由于某些原因，这个shader需要几个全局变量的参与，但由于找不到全局变量，所以所有全局变量就默认为0，然后对于RGB颜色来说，（0， 0，0）代表着黑色，这也就是模型黑了的原因（当然这并不能完全解释）。

第八节：如何知道Shader需要哪些全局变量

Unity提供了一个帧分析工具（Frame Debugger），用于查看场景中的渲染情况，其中就包括了shader的很多相关信息。

我们可以通过Windows->Analysis->Frame Debugger来使用这个工具

点击左上角的Enable开始分析，经过一番探索后找到我们打算分析的shader

只要经过对比我们就可以发现里面包括了全局变量在内的该shader所有需要的参数的情况

比如说_Global打头的这些，值为0，就是这个shader需要但并没有被定义的全局变量。

所以说只要给这些全局变量设定个值就好，但是该设定为什么值呢？

第九节：游戏的全局变量在哪定义的

事实是，我并没有找到...

估计是根据代码来设定的，不过我翻了翻IDA也并每有发现太多设定shader全局变量的代码。

当然，我们也不是没有获取这些变量的方法。

有个叫做Intel GPA(Graphics-Performance-Analyzers)的图像分析程序可以对游戏进行截帧分析（类似于Frame Debugger，不过是作用在应用程序上），并获取其中传入传出shader的数据。

不过这边就涉及到太多东西了所以估计得放到下篇再说（而且我现在还没弄明白）

当然既然全局变量也只是些参数，我们可以自己设定调整看看效果就好。

第十节：Unity定义Shader全局变量

Unity提供了设定shader全局变量相关的函数

通过这些函数和已知的全局变量信息，我们可以写个脚本来即使调整这些全局变量

然后将这个脚本放入Editor文件夹内，我们就可以从脚本定义好的Global->Value Set处打开设置界面。

让我们调节这些全局变量看看效果

再调一下光照的方向，以及全局变量中阴影的颜色

可以看出效果还...可以？另外眼球高光方面好像也要用到些全局变量才能调出来。

总之拿多调调多试试，大概就可以还原出游戏里的效果了。

小结

本篇主要介绍了如何通过Unity对AssetBundle中的Shader进行读取使用与调试（其实通过这步基本就可以直接使用了），关于Shader的提取以及二进制反编译将会在中篇进行介绍，最后下篇的话，大概会介绍一下Shader从汇编代码还原到Unity能直接看懂的源代码的基本思路。

不过就我目前这程度，能不能看懂shader源码都是个问题更别说解析汇编代码了...

所以下篇大概率会鸽了（不管怎样学shader去了，逃ε=( o｀ω′)ノ