unity 3d ShaderLab

本章的主要目的是让大家在不使用Unity的Surface Shader时，也能够正确地存取Unity的光源数据，从而定制自己的Forward渲染路径的Shader。如果读者没有这个需求，或者己经了解了Unity是如何为Forward渲染路径存放光源数据的，那么就可以跳过本章。

7.2Forward渲染路径下的重要光源

7.2.1 设计检测用的材质

其编辑器截图如图所示，

_WorldSpaceLightPosO.x.shader文件，其主要代码如下:

Shader "Tut/Lighting/Forward/Lab_1/Add/_WorldSpaceLighPos0.x" {

SubShader {

pass{

Tags{ "LightMode"="ForwardBase"}

CGPROGRAM

#pragma vertex vert

#pragma fragment frag

#pragma multi_compile_fwdbase

#include "UnityCG.cginc"

#include "Lighting.cginc"

struct vertOut{

float4 pos:SV_POSITION;

float4 color:COLOR;

};

vertOut vert(appdata_base v)

{

vertOut o;

o.pos=mul(UNITY_MATRIX_MVP,v.vertex);

o.color=float4(0,0.5,1,1);//输出蓝色

return o;

}

float4 frag(vertOut i):COLOR

{

return i.color;

}

ENDCG

}//end pass

pass{

Tags{ "LightMode"="ForwardAdd"}

Blend One Zero//该混合模式消去Forward Base的影响

CGPROGRAM

#pragma vertex vert

#pragma fragment frag

#include "UnityCG.cginc"

#include "Lighting.cginc"

struct vertOut{

float4 pos:SV_POSITION;

float4 color:COLOR;

};

vertOut vert(appdata_base v)

{

vertOut o;

o.pos=mul(UNITY_MATRIX_MVP,v.vertex);

o.color=_WorldSpaceLightPos0.x;//有4个类似这样的Shader，分别输出xyzw分量

return o;

}

float4 frag(vertOut i):COLOR

{

return i.color;

}

ENDCG

}//end pass

}

}

这个材质的ForwardAdd Pass使用了Blend One Zero的混合模式，因此可以正确地输出最后执行的ForwardAdd Pass的输出，而且，如果ForwardAdd Pass末被执行，将会输出ForwardBase Pass的结果，即输出1个鲜亮的蓝色(0，0.5，1.0)。

7.2.2不存在Pixel光源时的情况

当前场景中有两个平行光和4个点光源，但是全为Vertex光源。现在我们可以将此场景编译运行一下，其结果如下图所示。可见到在LightMode = ForwardBase的Pass内_WorIdSapceLightPos0没有被设置一个光源数据，而右边的信号输出全是ForwardBase Pass输出的鲜亮的蓝色，这说明当前情况下的ForwardAdd Pass没有被执行。

7.2.3存在Pixel平行光时的情况

我们将一个平行光改为Pixel光源，其结果如下图所示，在FowardBase的Pass内，_WorldSpaceLightPos0和_LightColor0有了数据，但是右边的鲜蓝色信号输出告诉我们此时FowardAdd Pass仍没有被执行。

7.2.4存在Pixel点光源时的情况

如果此时我们再将一个或者多个点光源设为Pixel光源，而没有Pixel平行光，可以看到如下图所示的结果，右边的信号输出显示ForwardAdd Pass包含光源数据且被执行。左边的FowardBasePass内_WorldSpaceLightPosO内有数据，但是对应的_LightColor0没有，这样使用_WorldSpaceLightPos0和_LightColor0的组合输出仍然是黑色，对最终的光照没有影响。

这种情形的存在原因，是Unity为FowardAdd Pass准备的光源数据在再次轮回到为FowardBase准备数据时Unity未及时清除的结果。Unity出于性能方面的考虑，因为毕竟在CPU和GPU之间频繁传递数据是很耗资源的一件事情。

7.2.5 Forward渲染路径下的Pixel光源小结

至此我们可以总结，在LightMode = ForwardBase,LightMode=FowardAdd的Pass内，_WorldSapceLightPos0只会含有Pixel光源。在ForwardBase Pass内，只有场景中存在RenderMode为Important的Pixel平行光时，才会含有有效的_WorldSpaceLightPos0和_LightColor0的组合。