Unity Shader 超详细教程：从入门到精通
目录
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第一部分：基础入门
（图片来源网络，侵删）- 第 1 章：Shader 是什么？为什么需要它？
- 第 2 章：Unity 中的 Shader 资源
- 第 3 章：Shader 的三种核心类型
- 第 4 章：你的第一个 Shader：创建与基础结构
- 第 5 章：理解 CG/HLSL 代码块
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第二部分：ShaderLab 与核心概念
- 第 6 章：Properties - 定义 Shader 的可调参数
- 第 7 章：SubShader - 核心渲染逻辑
- 第 8 章：Pass - 渲染通道详解
- 第 9 章：FallBack - 兼容性保障
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第三部分：编写基础 Shader
- 第 10 章：基础漫反射光照
- 第 11 章：基础高光光照
- 第 12 章：纹理贴图
- 第 13 章：透明度与混合模式
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第四部分：高级 Shader 开发
- 第 14 章：光照模型
- 第 15 章：法线贴图
- 第 16 章：遮罩与细节贴图
- 第 17 章：顶点修改与动画
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第五部分：实战与资源
（图片来源网络，侵删）- 第 18 章：实战项目：卡通风格 Shader
- 第 19 章：实战项目：水墨画风格 Shader
- 第 20 章：Shader 资源推荐与学习路径
第一部分：基础入门
第 1 章：Shader 是什么？为什么需要它？
想象一下，一个 3D 模型只是一个空壳，它本身没有颜色、光泽或质感。Shader (着色器) 就是一套指令，告诉 GPU (图形处理器) 如何计算这个模型表面每个像素的颜色、亮度、反光等视觉属性。
为什么需要 Shader？
- 控制视觉效果：Shader 是实现独特艺术风格的核心，无论是金属、玻璃、皮肤、卡通还是水，其外观都由 Shader 决定。
- 高性能：Shader 直接运行在 GPU 上，专门为并行计算设计，可以实现非常复杂的视觉效果,同时保持流畅的帧率。
- 程序化生成：可以通过数学函数和算法动态生成纹理和效果,无需为每种情况都制作一张贴图。
第 2 章：Unity 中的 Shader 资源
在 Unity 中，Shader 文件是一个以 .shader 为后缀的文本文件,它通常包含两个主要部分：
- ShaderLab：Unity 提供的一种高级语言，用于定义 Shader 的结构、属性、渲染状态（如是否开启深度测试、混合模式等），它更像是“配置文件”。
- CG/HLSL 代码块：嵌入在 ShaderLab 中的代码，使用 C 语言的变体 (C for Graphics) 来编写真正的像素和顶点计算逻辑，这是 Shader 的“心脏”。
第 3 章：Shader 的三种核心类型
Unity 主要提供三种类型的 Shader,它们代表了不同的抽象层次：
（图片来源网络，侵删）
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Surface Shader (表面着色器)
- 特点：最高级、最简单的类型，你只需要关注光照模型（如何计算颜色），Unity 会自动为你处理所有复杂的光照计算、阴影、投影等。
- 用途：适用于大多数需要与 Unity 内置光照系统交互的材质，如皮肤、木头、金属等。
- 缺点：灵活性较低,不适合后处理效果或完全自定义的渲染管线。
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Vertex/Fragment Shader (顶点/片元着色器)
- 特点：中级类型，你需要手动编写顶点着色器（处理顶点位置、法线等）和片元着色器（处理每个像素的颜色），你需要自己处理光照,但可以完全控制渲染过程。
- 用途：当 Surface Shader 无法满足需求时，例如实现卡通描边、自定义的非真实感渲染、复杂的扭曲效果等。
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Fixed Function Shader (固定功能着色器)
- 特点：最底层、最古老的类型，它不包含任何 CG/HLSL 代码，仅通过 ShaderLab 的指令来模拟旧显卡的固定功能渲染管线。
- 用途：几乎不用于新项目，主要用于兼容非常古老的硬件，了解它有助于理解 Shader 的历史。
学习建议：从 Surface Shader 开始，因为它能让你快速理解光照和材质的基本原理，当你需要更灵活的控制时，再转向 Vertex/Fragment Shader。
第 4 章：你的第一个 Shader：创建与基础结构
- 创建 Shader：在 Project 窗口中右键 -> Create -> Shader -> Standard Surface Shader，这会生成一个基于 PBR 的 Surface Shader。
- 创建材质：右键 -> Create -> Material，并将你创建的 Shader 拖拽到这个材质上。
- Shader 文件结构：打开
.shader文件,你会看到类似下面的结构：
Shader "Custom/MyFirstShader" // Shader 的路径和名称
{
Properties // 定义在材质面板上可调整的属性
{
_MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
}
SubShader // 定义一套渲染规则
{
Tags { "RenderType"="Opaque" } // 标签，告诉渲染器如何处理这个Shader
CGPROGRAM // CG代码块的开始
#pragma surface surf Standard fullforwardshadows // 指令：使用surf函数，标准光照模型，支持阴影
sampler2D _MainTex; // 声明一个与Properties中同名的变量
struct Input // 输入结构，surf函数会用到
{
float2 uv_MainTex; // 接收模型的UV坐标
};
void surf (Input IN, inout SurfaceOutputStandard o) // surf函数，核心逻辑
{
// 从纹理中采样颜色
fixed4 c = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex);
o.Albedo = c.rgb; // 设置漫反射颜色
o.Metallic = 0.0; // 设置金属度
o.Smoothness = 0.5; // 设置平滑度
o.Alpha = c.a; // 设置透明度
}
ENDCG // CG代码块的结束
}
FallBack "Diffuse" // 如果SubShader不支持，则回退到这个Shader
}
第 5 章：理解 CG/HLSL 代码块
CGPROGRAM 和 ENDCG 之间的代码是着色器的核心，它使用类似 C 的语法。
#pragma surface surf Standard fullforwardshadows：这是一个编译指令，告诉 Unity 如何处理这段代码。surface surf：指定使用名为surf的函数作为表面着色函数。Standard：指定使用 Unity 的标准 PBR 光照模型。fullforwardshadows：支持所有正向渲染的阴影。
struct Input：定义了传递给surf函数的数据。float2 uv_MainTex是最常用的，它包含了模型表面的 UV 坐标。void surf (...)：这是你编写像素颜色计算逻辑的地方。o.Albedo决定了物体在光照下的基础颜色，o.Metallic和o.Smoothness决定了材质的金属感和粗糙度。
第二部分：ShaderLab 与核心概念
第 6 章：Properties - 定义 Shader 的可调参数
Properties 块定义了材质面板上可以显示和调整的变量。
Properties
{
_Color ("Color Tint", Color) = (1,1,1,1) // 颜色属性
_MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" {} // 2D纹理
_MySlider ("Slider Range", Range(0, 1)) = 0.5 // 滑块，范围0-1
_MyFloat ("Float", Float) = 1.0 // 浮点数
_MyToggle ("Toggle", Int) = 0 // 整数，用于开关
}
这些属性在 CG 代码块中需要被重新声明才能使用，fixed4 _Color;。
第 7 章：SubShader - 核心渲染逻辑
一个 Shader 文件可以包含多个 SubShader，Unity 会从上到下选择第一个能在当前设备上运行的 SubShader,这使得你可以为不同性能的设备编写不同的渲染版本。
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