【新提醒】【【Unity Shaders】学习笔记

阅读本系列文章之前你需要有一些编程的概念。

在VS里面，Unity Shaders是没有语法高亮显示和智能提示的，VS党可以参考一下如何使代码高亮显示，也可以下载shaderlabvs或NShader之类的插件使代码高亮显示。

这是针对小白的Unity Shaders的基础知识，如果你已经有了基础或者你是大神，那么这些文章不适合你。

由于作者水平的局限，文中或许会有谬误之处，恳请指出。

通过更改Input结构体里UV坐标，我们可以让纹理动起来。

这是一段河流的简易Shader：

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Shader "Custom/ScrollUVs" {     Properties {                _MainTex ("Albedo (RGB)", 2D) = "white" {}         _ScrollXSpeed ("X Scroll Speed", Range(0, 10)) = 2          _ScrollYSpeed ("Y Scroll Speed", Range(0, 10)) = 2     }     SubShader {         Tags { "RenderType"="Opaque" }         LOD 200                   CGPROGRAM         // Physically based Standard lighting model, and enable shadows on all light types         #pragma surface surf Standard fullforwardshadows         sampler2D _MainTex;         fixed _ScrollXSpeed;         fixed _ScrollYSpeed;         struct Input {             float2 uv_MainTex;         };         void surf (Input IN, inout SurfaceOutputStandard o) {             fixed2 scrolledUV = IN.uv_MainTex;             fixed xScrollValue = _ScrollXSpeed * _Time.y;             fixed yScrollValue = _ScrollYSpeed * _Time.y;             scrolledUV += fixed2(xScrollValue,yScrollValue);             // Albedo comes from a texture tinted by color             fixed4 c = tex2D (_MainTex, scrolledUV);             o.Albedo = c.rgb;                   o.Alpha = c.a;         }         ENDCG     }     FallBack "Diffuse" }

效果如下：

使用的是这张纹理：

原理很简单，看过前面的文章，你一定可以看懂这段代码，原理就是随着时间增加UV坐标x和y值。
这里有一个_Time变量我们没有见过，它是Unity内置的变量。

这是Unity对它的定义：

float4  _Time : Time (t/20, t, t*2, t*3), use to animate things inside the shaders

Unity官网Shaderlab内置变量介绍

_Time和C#里的Time.time变量类似，不同的是，它是一个四维向量，而不是标量。它包含四个不同大小的时间值，_Time.x就是二十分之一的时间。_Time.y、_Time.z、_Time.w同理。根据自己的需要选择某个分量。

现在介绍一下Sprite Animation。

有Unity经验的人，或许有用C#脚本写过精灵动画，那么用Shader写精灵动画原理也是一样的，也是使纹理坐标的Offset随着时间阶梯式变化。

代码如下：

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Shader "Custom/AnimateSprites" {     Properties {         _MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" {}         _CellAmount ("Cell Amount", float) = 0.0          _Speed ("Speed", Range(0.01, 32)) = 12      }     SubShader {         Tags { "RenderType"="Opaque" }         LOD 200                   CGPROGRAM         #pragma surface surf Lambert         sampler2D _MainTex;         float _CellAmount;          float _Speed;         struct Input {             float2 uv_MainTex;         };         void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o) {             //Lets store our UVs in a seperate variable              float2 spriteUV = IN.uv_MainTex;                              //Lets calculate the width of a singe cell in our              //sprite sheet and get a uv percentage that each cel takes up.              float cellUVPercentage = 1.0 / _CellAmount;                              //Lets get a stair step value out of time so we can increment              //the uv offset              float timeVal = fmod(_Time.y * _Speed, _CellAmount);              timeVal = ceil(timeVal);                           //Animate the uv's forward by the width precentage of               //each cell              float xValue = spriteUV.x;              xValue += timeVal;              xValue *= cellUVPercentage;                              spriteUV = float2(xValue, spriteUV.y);                              half4 c = tex2D (_MainTex, spriteUV);              o.Albedo = c.rgb;              o.Alpha = c.a;          }         ENDCG     }     FallBack "Diffuse" }

关键的地方也有注释，所以是很容易读懂的。
fmod是取余，ceil是向上取整。
需要说明一下的地方应该就是：
UV坐标乘某个数，相当于修改纹理的Tilling，UV坐标加上某个数，相当于修改纹理的Offset。

优化

上面的那个脚本只实现了x方向上的偏移，当然你也可以实现更多维度的精灵动画，只要添加y方向上的偏移即可。
但是这样做可能会使Shader进行大量的计算，影响程序性能。所以我们可以将计算坐标偏移的代码转移到C#中，让CPU分担一部分计算。
这是C#中的代码：

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using UnityEngine; using System.Collections; public class SpriteAnimator : MonoBehaviour {           public float speed = 0.0f;     public int cellAmount = 0;     float timeValue = 0.0f;     void start()     {         transform.renderer.material.SetFloat("_cellAmount",cellAmount);     }           // Update is called once per frame     void FixedUpdate ()     {         timeValue = Mathf.Ceil(Time.time * speed % cellAmount);         transform.renderer.material.SetFloat("_TimeValue", timeValue);     } }

这就是在C#里将变量传递给shader的方法。这样就将一部分计算转移到了C#脚本中。
因为CPU更擅长复杂的、有逻辑的运算，而GPU擅长并行运算，所以对于顶点、像素之类的计算（通常是几百几千个相同但不复杂的计算），应该让GPU进行，而比较复杂的计算可以转移到CPU中，再把数据喂给GPU。这是优化性能的一个方法。