记录学习Unity Shader过程中学到的东西.

1️⃣Queue

在Unity Shader中，渲染队列（Queue）控制对象的渲染顺序。以下是常见的渲染队列类型及其用途：

内置渲染队列类型

  1. Background (1000)
    最早渲染的队列，常用于天空盒等背景元素。

  2. Geometry (2000)
    默认队列，用于大多数不透明物体（如地形、建筑、角色模型）。Unity会对该队列的物体进行深度排序和优化。

  3. AlphaTest (2450)
    用于使用Alpha测试的半透明物体（如栅栏、植被）。这类物体有明确的透明和不透明区域。

  4. Transparent (3000)
    用于需要透明度混合的物体（如玻璃、粒子效果）。此队列按从后到前的顺序渲染，以确保正确的混合效果。

  5. Overlay (4000)
    最后渲染的队列，常用于UI元素或全屏效果，确保它们显示在最上层。

自定义队列

你可以通过指定具体数值来创建自定义队列，例如：

SubShader {
    Tags { "Queue" = "Geometry+100" } // 在Geometry队列后100的位置渲染
    // 其他Shader代码
}

注意事项

  • 性能优化：合理使用队列可以避免不必要的Overdraw。
  • 透明物体：使用Transparent队列时，需确保物体的几何结构简单且已按距离排序。
  • 渲染顺序冲突：相邻队列的物体会按提交顺序渲染，可能导致意外的遮挡问题，需谨慎调整。

这些队列类型覆盖了Unity中大多数渲染需求，合理配置可确保场景正确显示。

2️⃣RenderType

在Unity Shader中，RenderType是一个重要的标签，用于将Shader分类到特定的渲染类型中。这有助于Unity在特定场景（如延迟渲染、光照贴图、着色器替换）中正确处理材质。以下是RenderType的主要作用和常见类型：

RenderType的作用

  1. 着色器替换（Shader Replacement）
    通过指定RenderType，可在运行时替换特定类型的Shader（例如只渲染所有不透明物体或所有透明物体）。

  2. 光照模式适配
    帮助Unity识别Shader是否支持特定光照模式（如前向渲染、延迟渲染）。

  3. 特殊效果处理
    例如在使用雾效、全局光照（GI）或后处理时，Unity会根据RenderType做出不同处理。

常见RenderType标签值

以下是Unity内置的主要RenderType及其用途：

1. Opaque

  • 用途：用于不透明物体（如地形、金属、石头）。
  • 特点：默认使用前向渲染，支持光照贴图和延迟渲染。
  • 示例：
    Tags { "RenderType" = "Opaque" }

2. Transparent

  • 用途：用于需要透明度混合的物体（如玻璃、粒子效果）。
  • 特点：不支持延迟渲染，依赖于渲染队列（通常为Queue=Transparent）。
  • 示例：
    Tags { "RenderType" = "Transparent" "Queue" = "Transparent" }

3. TransparentCutout

  • 用途：用于使用Alpha测试的半透明物体（如栅栏、植被）。
  • 特点：支持光照贴图和延迟渲染，但需使用ZWrite On。
  • 示例：
    Tags { "RenderType" = "TransparentCutout" "Queue" = "AlphaTest" }

4. Background

  • 用途：用于背景元素（如天空盒）。
  • 特点：通常在渲染队列的早期（Queue=Background）渲染。
  • 示例：
    Tags { "RenderType" = "Background" "Queue" = "Background" }

5. Overlay

  • 用途：用于UI或覆盖效果（如屏幕特效）。
  • 特点：通常在渲染队列的最后（Queue=Overlay）渲染。
  • 示例：
    Tags { "RenderType" = "Overlay" "Queue" = "Overlay" }

6. TreeOpaque / TreeTransparentCutout / TreeBillboard

  • 用途：专用于地形树木系统的RenderType。
  • 特点：与Unity的树烘焙和动画系统协同工作。

7. Grass / GrassBillboard

  • 用途：专用于地形草皮系统的RenderType。
  • 特点：优化了草的渲染和碰撞。

自定义RenderType

你可以定义自己的RenderType，但通常需要与内置类型配合使用。例如：

Tags { "RenderType" = "CustomType" }

自定义类型在着色器替换时非常有用，但需确保在替换Shader中正确处理。

RenderType vs Queue

  • RenderType：分类Shader的功能类型（如不透明、透明）。
  • Queue：控制具体的渲染顺序（如Geometry、Transparent队列）。

两者通常结合使用，例如：

SubShader {
    Tags { 
        "RenderType" = "TransparentCutout" 
        "Queue" = "AlphaTest" 
    }
    // 其他Shader代码
}

最佳实践

  1. 遵循Unity规范：优先使用内置RenderType，确保与引擎功能兼容。
  2. 避免重复定义：除非必要，不要创建新的RenderType。
  3. 性能考虑：透明物体（RenderType=Transparent）会禁用延迟渲染，可能影响性能。

通过合理设置RenderType和Queue，可确保Shader在各种场景下正确渲染，并充分利用Unity的优化机制。

3️⃣DisableBatching

在Unity Shader中，DisableBatching是一个重要的标签，用于控制GPU实例化（GPU Instancing）和批处理（Batching）的行为。以下是其作用、常见用法和注意事项：

DisableBatching的作用

批处理是Unity优化渲染性能的重要手段，通过合并多个网格（Mesh）减少Draw Call。但某些情况下，批处理会破坏Shader的功能，此时需要禁用它。

DisableBatching标签有三种取值：

  1. True：完全禁用批处理（包括静态批处理和动态批处理）。
  2. False：不禁用批处理（默认值）。
  3. LODFading：仅在使用LOD淡入淡出时禁用批处理（针对Unity的LOD系统）。

何时需要禁用批处理？

1. 使用模型空间坐标

若Shader依赖模型空间坐标（如_World2Object矩阵），批处理会导致多个物体共用同一组坐标，造成渲染错误。
示例场景：

  • 顶点动画（如布料、草随风摆动）。
  • 基于模型中心的特效（如武器发光）。
Tags { "DisableBatching" = "True" }
// 依赖模型空间坐标的顶点着色器
v2f vert(appdata v) {
    v.vertex.xyz += sin(_Time.y) * 0.1; // 随时间摆动（依赖模型空间）
    // ...
}

2. 使用多Pass Shader

多Pass Shader在批处理后可能导致渲染顺序异常。
示例场景：

  • 双面渲染（一个Pass渲染正面，另一个Pass渲染背面）。
  • 复杂的后处理效果。
Tags { "DisableBatching" = "True" }
Pass {
    // 第一个Pass渲染正面
}
Pass {
    // 第二个Pass渲染背面
}

3. 使用GPU Instancing但需要实例ID

若Shader需要通过UNITY_VERTEX_INPUT_INSTANCE_ID获取实例ID（如为每个实例分配不同颜色），则必须禁用普通批处理，改用GPU Instancing。

Tags { "DisableBatching" = "True" } // 禁用普通批处理
#pragma multi_compile_instancing // 启用GPU Instancing
struct appdata {
    float4 vertex : POSITION;
    UNITY_VERTEX_INPUT_INSTANCE_ID // 声明实例ID
};

DisableBatching与性能

  • 禁用批处理的代价：
    禁用批处理会增加Draw Call，可能降低性能。因此，应仅在必要时使用，并优先优化Shader逻辑。

  • 替代方案：

    • GPU Instancing：若Shader支持，可通过#pragma multi_compile_instancing启用GPU Instancing，它允许在批处理的同时保留实例独立性。
    • 静态批处理：对于不移动的物体，Unity的静态批处理（Static Batching）可能不受DisableBatching影响。

常见应用场景

1. 顶点动画Shader

SubShader {
    Tags { "DisableBatching" = "True" }
    Pass {
        // 顶点动画代码（如草摆动、旗帜飘动）
    }
}

2. 多Pass透明度Shader

SubShader {
    Tags { 
        "DisableBatching" = "True" 
        "Queue" = "Transparent" 
    }
    Pass {
        // 渲染正面
    }
    Pass {
        // 渲染背面
    }
}

3. 基于实例ID的着色

SubShader {
    Tags { "DisableBatching" = "True" }
    CGPROGRAM
    #pragma vertex vert
    #pragma fragment frag
    #pragma multi_compile_instancing
    
    struct appdata {
        float4 vertex : POSITION;
        UNITY_VERTEX_INPUT_INSTANCE_ID
    };
    
    UNITY_INSTANCING_BUFFER_START(Props)
        UNITY_DEFINE_INSTANCED_PROP(float4, _Color)
    UNITY_INSTANCING_BUFFER_END(Props)
    
    v2f vert(appdata v) {
        UNITY_SETUP_INSTANCE_ID(v);
        float4 color = UNITY_ACCESS_INSTANCED_PROP(Props, _Color);
        // 使用实例ID获取不同颜色
        // ...
    }
    ENDCG
}

最佳实践

  1. 仅在必要时禁用：优先调整Shader逻辑以支持批处理。
  2. 使用GPU Instancing：若需要实例独立性，优先启用GPU Instancing而非完全禁用批处理。
  3. 性能测试：禁用批处理后，使用Profiler检查Draw Call数量和渲染性能。

通过合理使用DisableBatching标签，可确保Shader功能正确的同时，尽可能减少性能开销。

4️⃣ForceNoShadowCasting

在Unity Shader中，ForceNoShadowCasting是一个用于控制阴影投射行为的标签。通过设置该标签，可以强制指定的物体不投射阴影，即使在光源设置中启用了阴影投射。以下是其作用、用法和注意事项：

ForceNoShadowCasting的作用

该标签的主要用途是：

  1. 强制禁用阴影投射：无论材质或光源如何设置，带有此标签的物体都不会投射阴影。
  2. 优化性能：对于不需要投射阴影的物体（如UI元素、粒子效果），禁用阴影投射可以减少计算开销。
  3. 解决阴影异常：某些特殊Shader（如使用复杂顶点动画的Shader）可能导致阴影计算错误，此时可禁用阴影投射。

标签语法

在SubShader中添加标签：

SubShader {
    Tags { "ForceNoShadowCasting" = "True" }
    // 其他Shader代码
}
  • True：强制禁用阴影投射。
  • False（默认）：使用Unity的默认阴影投射规则。

应用场景

1. 不应该投射阴影的物体

// 粒子效果Shader
SubShader {
    Tags { 
        "Queue" = "Transparent" 
        "ForceNoShadowCasting" = "True" 
    }
    // 粒子渲染代码
}

2. UI元素或覆盖层

// UI Shader
SubShader {
    Tags { 
        "Queue" = "Overlay" 
        "ForceNoShadowCasting" = "True" 
    }
    // UI渲染代码
}

3. 动态物体的性能优化

对于频繁移动或变化的物体（如角色、特效），禁用阴影投射可以显著提升性能：

// 角色Shader（禁用阴影以优化性能）
SubShader {
    Tags { "ForceNoShadowCasting" = "True" }
    // 角色渲染代码
}

与其他阴影相关标签的区别

标签 作用
ForceNoShadowCasting 强制禁用阴影投射，无论光源和材质设置如何。
ShadowCaster Pass 自定义阴影投射的渲染逻辑（如使用不同的Shader）。
ReceiveShadows 控制物体是否接收阴影（而非投射阴影）。

注意事项

  1. 性能权衡：

    • 禁用阴影投射可减少Draw Call和GPU计算，但可能影响场景真实感。
    • 对于静态物体，建议使用烘焙阴影而非动态阴影。

  2. 阴影接收：
    ForceNoShadowCasting仅影响阴影投射，物体仍可接收其他物体的阴影。若需同时禁用阴影接收，可配合使用：

    Tags { 
    "ForceNoShadowCasting" = "True" 
    "ReceiveShadows" = "False" 
}

  3. Shader替换：
    在使用Shader替换（Shader Replacement）时，ForceNoShadowCasting标签可能被忽略，需在替换Shader中显式设置。

最佳实践

  1. 仅对必要物体禁用：优先为不影响视觉效果的物体（如UI、粒子）禁用阴影投射。
  2. 结合烘焙阴影：对于静态场景元素，使用光照贴图（Lightmap）和烘焙阴影可获得更好的性能。
  3. 性能测试：使用Unity Profiler检查阴影计算对性能的影响，针对性地优化。

通过合理使用ForceNoShadowCasting标签，可以在保证视觉效果的同时提升渲染性能，尤其在移动设备或性能敏感的场景中尤为重要。

5️⃣IgnoreProjector

在Unity Shader中，IgnoreProjector是一个用于控制Shader是否受Projector（投影器）影响的标签。通过设置该标签，可以让物体忽略场景中的投影器效果，保持自身原有渲染。以下是其作用、用法和注意事项：

IgnoreProjector的作用

Projector是Unity中用于投射纹理或效果的组件（如阴影、血迹、激光等）。但某些情况下，你可能希望特定物体不受投影器影响：

  1. 视觉一致性：确保物体渲染不受外部投影干扰（如UI元素、特效）。
  2. 性能优化：减少不必要的投影计算，提升性能。
  3. 技术限制：某些复杂Shader可能与投影器不兼容。

标签语法

在SubShader中添加标签：

SubShader {
    Tags { "IgnoreProjector" = "True" }
    // 其他Shader代码
}
  • True：物体将忽略所有投影器效果。
  • False（默认）：物体将正常受投影器影响。

应用场景

1. UI元素或覆盖层

// UI Shader
SubShader {
    Tags { 
        "Queue" = "Overlay" 
        "IgnoreProjector" = "True" 
    }
    // UI渲染代码
}

2. 特效或粒子系统

// 粒子Shader
SubShader {
    Tags { 
        "Queue" = "Transparent" 
        "IgnoreProjector" = "True" 
    }
    // 粒子渲染代码
}

3. 已包含复杂效果的Shader

对于使用自定义光照模型或复杂顶点动画的Shader，投影器可能导致渲染异常：

// 自定义光照Shader
SubShader {
    Tags { "IgnoreProjector" = "True" }
    // 复杂光照计算代码
}

与其他标签的协同使用

标签 作用
IgnoreProjector 忽略投影器效果。
ForceNoShadowCasting 禁用阴影投射。
RenderType 控制Shader在特定场景（如延迟渲染）中的行为。

注意事项

  1. 投影器类型限制：
    IgnoreProjector仅影响Unity的内置Projector组件，对基于脚本或后处理的自定义投影效果无效。

  2. 性能影响：
    虽然忽略投影器可减少计算，但现代GPU处理投影器的开销通常较小，优化时需权衡。

  3. Shader替换：
    在使用Shader替换（Shader Replacement）时，需确保替换Shader也包含IgnoreProjector标签。

最佳实践

  1. 仅对必要物体启用：优先为UI、特效等不需要投影效果的物体设置此标签。
  2. 测试视觉效果：禁用投影器可能影响场景真实感，需确保效果符合预期。
  3. 结合其他优化：与ForceNoShadowCasting、ReceiveShadows等标签配合使用，进一步减少渲染开销。

通过合理使用IgnoreProjector标签，可以确保特定物体的渲染效果不受投影器干扰，同时优化性能。

6️⃣CanUseSpriteAtlas

在Unity Shader中，CanUseSpriteAtlas 是一个与精灵图集（Sprite Atlas）相关的标签，主要用于控制Sprite是否可以从精灵图集中获取纹理数据。以下是其具体作用和用法：

CanUseSpriteAtlas的作用

精灵图集是Unity中优化2D渲染性能的重要工具，它将多个Sprite打包到一个或多个纹理中，减少Draw Call。CanUseSpriteAtlas 标签的核心作用是：

  1. 允许Sprite使用图集
    当标签设置为 "True" 时，Shader告诉Unity该Sprite可以从精灵图集中获取纹理数据。这是精灵图集正常工作的必要条件。

  2. 兼容Sprite Packer
    在旧版Unity（2017及之前）中，该标签用于与Sprite Packer系统配合，确保Sprite在打包后仍能正确渲染。

  3. 控制Shader替换行为
    在使用Shader替换（Shader Replacement）时，该标签可帮助Unity判断哪些Shader适用于精灵图集渲染。

标签语法

在Shader的SubShader中添加标签：

SubShader {
    Tags { "CanUseSpriteAtlas" = "True" }
    // 其他Shader代码
}
  • "True"：允许Sprite使用精灵图集。
  • "False"：禁用精灵图集支持，Sprite将始终使用单独的纹理。

应用场景

1. 精灵图集渲染

所有需要从精灵图集获取纹理的Sprite Shader都应添加此标签：

// 精灵Shader示例
SubShader {
    Tags { 
        "Queue" = "Transparent" 
        "IgnoreProjector" = "True" 
        "RenderType" = "Transparent" 
        "CanUseSpriteAtlas" = "True" 
    }
    // 渲染精灵的Pass
}

2. 自定义Sprite Shader

当创建自定义Sprite Shader时，必须添加此标签以确保与精灵图集兼容：

// 自定义精灵着色器
SubShader {
    Tags { "CanUseSpriteAtlas" = "True" }
    Pass {
        // 自定义渲染逻辑（如顶点动画、特殊效果）
    }
}

3. 旧版Unity兼容性

在Unity 2017及更早版本中，该标签对Sprite Packer系统至关重要：

// 兼容旧版Sprite Packer的Shader
SubShader {
    Tags { "CanUseSpriteAtlas" = "True" }
    // 旧版渲染逻辑
}

注意事项

  1. Unity版本差异

    • 在Unity 2018及以后，精灵图集系统（Sprite Atlas）已取代旧版Sprite Packer，但该标签仍需保留以确保兼容性。
    • 若Shader不打算用于精灵图集（如仅渲染单个Sprite），可将标签设为 "False"。

  2. 与其他标签的协同
    通常需与以下标签共同使用：

    Tags {
    "RenderType" = "Transparent"
    "Queue" = "Transparent"
    "CanUseSpriteAtlas" = "True"
}

  3. 性能影响
    使用精灵图集可显著减少Draw Call，提升2D渲染性能。若禁用该标签，Sprite将无法从图集中受益。

最佳实践

  1. 始终为精灵Shader添加此标签
    除非明确不需要使用精灵图集，否则所有Sprite Shader都应设置 "CanUseSpriteAtlas" = "True"。

  2. 结合SpriteAtlas API
    在脚本中可通过 SpriteAtlas API 动态管理精灵图集：

    // C#示例：加载精灵图集
SpriteAtlas atlas = Resources.Load<SpriteAtlas>("MySpriteAtlas");
Sprite sprite = atlas.GetSprite("MySprite");

  3. 测试与优化
    使用Profiler检查精灵渲染的Draw Call数量，确保精灵图集正常工作。

通过合理使用 CanUseSpriteAtlas 标签，可确保Sprite在精灵图集中正确渲染，提升2D游戏的性能和兼容性。

7️⃣PreviewType

在Unity Shader中，PreviewType 是一个用于控制材质在Inspector面板中预览方式的标签。通过设置该标签，你可以自定义Shader在Unity编辑器中的预览效果，使其更直观地展示材质特性。以下是其作用、用法和常见场景：

PreviewType的作用

  1. 指定预览几何体
    控制Shader在Inspector面板中使用何种模型预览（如球体、立方体、平面等）。

  2. 自定义预览效果
    针对特殊Shader（如地形、UI、粒子），提供更符合其特性的预览方式。

  3. 优化预览性能
    对于复杂Shader，选择简单几何体可减少预览计算开销。

标签语法

在Shader代码中添加：

Shader "Custom/MyShader" {
    Properties {
        // 属性定义
    }
    SubShader {
        Tags { "PreviewType" = "Sphere" } // 指定预览类型
        // 其他Shader代码
    }
}

常见PreviewType值

值 作用
Sphere 使用球体预览（默认值，适合大多数Shader，如标准材质）。
Plane 使用平面预览（适合2D材质、UI元素、广告牌效果）。
Cube 使用立方体预览（适合立方体贴图、反射材质）。
Skybox 使用天空盒预览（适合天空盒Shader）。
Mesh 使用自定义网格预览（需配合 PreviewMesh 标签指定网格路径）。

应用场景

1. 2D精灵或UI材质

Shader "Custom/SpriteShader" {
    SubShader {
        Tags { 
            "PreviewType" = "Plane" // 使用平面预览，更符合2D材质特性
            "RenderType" = "Transparent"
        }
        // 渲染代码
    }
}

2. 立方体贴图或反射材质

Shader "Custom/ReflectionShader" {
    SubShader {
        Tags { 
            "PreviewType" = "Cube" // 使用立方体展示六个面的反射效果
        }
        // 渲染代码
    }
}

3. 天空盒Shader

Shader "Custom/SkyboxShader" {
    SubShader {
        Tags { 
            "PreviewType" = "Skybox" // 使用天空盒预览
            "RenderType" = "Background"
        }
        // 渲染代码
    }
}

4. 自定义网格预览

Shader "Custom/TerrainShader" {
    SubShader {
        Tags { 
            "PreviewType" = "Mesh"
            "PreviewMesh" = "Assets/Models/TerrainPreview.fbx" // 指定自定义网格
        }
        // 渲染代码
    }
}

与其他预览相关标签的配合

标签 作用
PreviewType 指定预览几何体类型。
PreviewMesh 当PreviewType为"Mesh"时，指定自定义网格的路径。
DisablePreview 禁用预览（设为"True"时，材质在Inspector中不显示预览）。

注意事项

  1. 性能考虑

    • 复杂网格（如自定义PreviewMesh）可能增加预览渲染时间，建议使用简化模型。

  2. 路径问题

    • 使用 PreviewMesh 时，需确保网格路径正确且可被Unity识别。

  3. 版本兼容性

    • 部分Unity版本可能对某些PreviewType值支持有限，建议测试后使用。

最佳实践

  1. 为特殊Shader指定合适类型

    • 2D材质 → Plane
    • 反射/立方体贴图 → Cube
    • 天空盒 → Skybox
    • 地形/复杂模型 → 自定义Mesh

  2. 简化自定义预览网格
    自定义PreviewMesh应尽量简单（如低面数模型），避免影响编辑器性能。

  3. 结合预览属性
    在Properties中添加预览相关属性（如预览颜色），提升可视化效果：

    Properties {
    _MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
    [PreviewVisible] _Color ("Preview Color", Color) = (1,1,1,1) // 预览可见的颜色
}

通过合理设置 PreviewType，可以让Shader在Unity编辑器中更直观地展示其效果，提高开发效率。