入门图形学：光照模型（四）

     首先为了系统的学习unity cg的一些自定义代码规则，我们需要先去下载unity cgbuildin文件，具体下载方法就是去unity官网选择unity旧版本，然后选择要下载的unity版本的内置着色器文件，截图和地址如下：

unity文件下载

     因为我暂时用的5.x版本，所以一切以5.x版本来讲解，下载完毕后打开CGIncludes文件夹，其中有很多.cginc文件，这些就是unity编译器能识别编译的c源码文件，这些源码文件的作用就很大了：

    ①.让你查看unity内部着色器这块一些实现代码。

   ②.因为这些代码包含我们编写.shader文件的函数接口和数据结构，比如UnityCG.cginc这个代码文件，可以很清晰的看出.shader文件中使用的各种数据结构体和字段，以及各种计算辅助函数。

    ③.再比如打开UnityStandardInput.cginc这个文件（以及其包含的头文件），可以看到很多.shader中使用的数据定义以及其含义。

    ...

    因为文件太多暂时讲不完，我会在额外开一个unity c for graphic栏目详细讲解，这个栏目会从基础语法到unity着色器源码进行学习。

    言归正传，接下来找到UnityPBSLighting.cginc打开，你会看到一个名为SurfaceOutputStandard的结构体，结构体的如下：

上面的注释写着用于物理上的表面着色器输出结构体。

顺便看下结构体下面的LightingStandard函数，如下图：

这就是一个unity自定义的标准光照通用函数。这个函数具体怎么用呢？我就来写CGshader代码演示一下，如下图：

Shader "Custom/StandardSurfaceShader" {



	Properties {



		_Color ("Color", Color) = (1,1,1,1)



		_MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}



		_Glossiness ("Smoothness", Range(0,1)) = 0.5




		_Metallic ("Metallic", Range(0,1)) = 0.0




	}



	SubShader {



		Tags { "RenderType"="Opaque" }



		



		CGPROGRAM



		#pragma surface surf Standard



 



		#include "UnityPBSLighting.cginc"




 



		#pragma target 3.0




 



		struct Input {



			float2 uv_MainTex;



		};



 



		sampler2D _MainTex;



		half _Glossiness;



		half _Metallic;



		fixed4 _Color;



 



		void surf (Input IN, inout SurfaceOutputStandard o) {



			fixed4 c = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex) * _Color;



			o.Albedo = c.rgb;



			o.Metallic = _Metallic;



			o.Smoothness = _Glossiness;



			o.Alpha = c.a;



		}



		ENDCG



	}



	FallBack "Diffuse"




}

  这里我就要详细讲解一下这个标准StandardSurfaceShader一些让人迷惑的地方。

        1.Properties字段定义

        ①._Color，定义材质基本颜色

        ②._MainTex，材质表面贴图

        ③._Glossiness，材质表面平滑性

        ④._Metallic，材质金属光泽

        2.#pragma surface surf Standard预处理指令，这个是什么意思呢？作用和c预处理指令一样，语法上经过了unity自己的着色器编译器的规范化处理，比如surface代表我这是一个surface着色函数，surf就是需要调用的程序员们实现的函数，Standard就是标准光照模型LightingStandard，这里特别提示一下，这个就是unity官方自己的编译规范，Standard隐去了Lighting这个字符串，实际上就是LightingStandard，可以这么说，官方就是这么任性，就是要去掉Lighting前缀，不爽咬我啊！

        3.Surf函数

        ①.SurfaceOutputStandard这个参数的作用就很大了，这是unity标准光照模型LightingStandard处理需要的封装结构体，结构体数据我上面有截图，可以翻上去详细看一下。

        ②.inout形参修饰符，这个修饰符的作用跟c#的ref out差不多，直接传递一个引用结构体给我们填充数据，填充完毕就被拿回去使用。

        ③.我们将SurfaceOutputStandard的几个重要参数填充完毕后，提交给标准光照模型LightingStandard去计算最终光照效果。

最后发下，这个标准surface着色器的最终效果，如下图：

     可以明显感觉到这些参数提供的具体效果变化。

   最后，当我们学习理解完毕这种cg写法后，下一篇我们要自己实现通用自定义光照模型，亲自感受一下。