Unity性能最高的Shader: Unlit

发表于2016-11-09
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第1章材质分类
  1、现在游戏常用材质分为PBR(Standard)和不受光材质(Unlit).
  2、次世代游戏用的是PBR材质,其中最基本的是4张贴图:颜色贴图,Normal贴图,AO贴图,高光贴图.
  3、不受光材质:像魔兽世界把特效关闭, 一个模型的只靠最基本的颜色贴图, 游戏中的灯光用的也是图片模拟的光晕, 材质根本不受光. 我自己把这种材质成为不受光材质. 网上的浦贵,车希刚等大神用的就是这个技术,低模一个颜色贴图足够.特别适合现在的移动端游戏.
  4、由于不受光材质比PBR的性能高出太多,PBR的浮点计算量大概是PBR4个贴图都用上的10几倍.所以我自己决定下一款产品使用不受光材质.

第2章理念
  1、把美术的质量交给手绘颜色贴图而不是显卡做过多的计算.
  2、把内存留出来,给单张颜色贴图更大的尺寸,让画面更多细节.
  3、把GPU,CPU性能空出来,留给粒子特效和更细腻的骨骼动画.
  4、降低手机发热,玩家才能长时间玩你的游戏.

第3章缺点
  1、对美术人员要求较高.
  2、视觉风格有所限制.

第4章Shader
  性能极限的Shader
  除了使用一张颜色贴图,没做任何其他额外的浮点运算,并且使用的都是fixed4低精度浮点.如图:


  左为Unlit, 右为Standard
  shader如下:

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Shader "_self/Unlit"
{
    Properties{
        _MainTex("texture", 2D) = "black"{}
    }
  
    SubShader{
        LOD 100
  
        Pass{
            CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
#include "UnityCG.cginc"
  
            sampler2D _MainTex;
            fixed4 _MainTex_ST;
  
            struct vIn{
                half4 vertex:POSITION;
                float2 texcoord:TEXCOORD0;
                fixed4 color:COLOR;
            };
  
            struct vOut{
                half4 pos:SV_POSITION;
                float2 uv:TEXCOORD0;
                fixed4 color:COLOR;
            };
  
            vOut vert(vIn v){
                vOut o;
                o.pos = mul(UNITY_MATRIX_MVP, v.vertex);
                //                o.uv = v.texcoord.xy; //使用TRANSFORM_TEX才可以映射UV的Tiling和Offset的值
                o.uv = TRANSFORM_TEX(v.texcoord, _MainTex);
                o.color = v.color;
                return o;
            }
  
            fixed4 frag(vOut i):COLOR{
                fixed4 tex = tex2D(_MainTex, i.uv);
                return tex * i.color;
            }
            ENDCG
        }
    }
}

  使用了一次颜色叠加的Shader
  项目中为了方便,经常需要修改材质颜色, 在之前的基础上添加了颜色修改和颜色叠加.'之所以AddColor用的float4而不是color, 是因为颜色拾色器只能在0-1的区间, 如果要比原图亮, 就得用大于1的值, 如图


  右边的使用大于1的值做的曝光
  注意.如果两个模型共用一个材质,修改mainColor,两个模型会一起修改颜色.
  Shader如下:

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Shader "_self/Unlit Color"
{
    Properties{
        _MainTex("texture", 2D) = "black"{}
        _Color ("add color", float) = (1, 1, 1, 1)
    }
  
    SubShader{
        LOD 100
        Pass{
            CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
#include "UnityCG.cginc"
  
            sampler2D _MainTex;
            fixed4 _MainTex_ST;
            fixed4 _Color;
  
            struct vIn{
                half4 vertex:POSITION;
                float2 texcoord:TEXCOORD0;
                fixed4 color:COLOR;
            };
  
            struct vOut{
                half4 pos:SV_POSITION;
                float2 uv:TEXCOORD0;
                fixed4 color:COLOR;
            };
  
            vOut vert(vIn v){
                vOut o;
                o.pos = mul(UNITY_MATRIX_MVP, v.vertex);
                o.uv = TRANSFORM_TEX(v.texcoord, _MainTex);
                o.color = v.color;
                return o;
            }
  
            fixed4 frag(vOut i):COLOR{
                fixed4 tex = tex2D(_MainTex, i.uv);
                return tex * (i.color * _Color);
            }
            ENDCG
        }
    }
}

第5章支持Alpha通道的Shader
  以上的贴图为了性能都不支持Alpha通道过渡, 并且如果要开Alpha必须把ZWrite关闭, 当ZWrite关闭之后, 两个模型如果交叉, 他们的层级会出问题, 具体表现就是有的时候会前后错位, 我们看官方默认的Unlit中支持Alpha的也是一样.
  所以除非必要. 尽量少用带Alpha的Shader.
  效果如图:


  可以看到蓝色的区域很均匀的做了alpha过渡
  Shader如下

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Shader "_self/Unlit Color Alpha"
{
    Properties{
        _MainTex("texture", 2D) = "black"{}
        _Color ("add color", float) = (1,1,1,1)
    }
  
    SubShader{
        Tags { "QUEUE"="Transparent" "IGNOREPROJECTOR"="true" "RenderType"="Transparent" }
        ZWrite Off
        Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha
        LOD 100
        Pass{
            CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
#include "UnityCG.cginc"
  
            sampler2D _MainTex;
            fixed4 _MainTex_ST;
            fixed4 _Color;
  
            struct vIn{
                half4 vertex:POSITION;
                float2 texcoord:TEXCOORD0;
                fixed4 color:COLOR;
            };
  
            struct vOut{
                half4 pos:SV_POSITION;
                float2 uv:TEXCOORD0;
                fixed4 color:COLOR;
            };
  
            vOut vert(vIn v){
                vOut o;
                o.pos = mul(UNITY_MATRIX_MVP, v.vertex);
                o.uv = TRANSFORM_TEX(v.texcoord, _MainTex);
                o.color = v.color;
                return o;
            }
  
            fixed4 frag(vOut i):COLOR{
                fixed4 tex = tex2D(_MainTex, i.uv);
                return tex * (i.color * _Color);
            }
            ENDCG
        }
    }
}

参考资料:
  1、Unity3D Shader性能排行
  2、简书好文:Unity ShaderLab学习总结
  3、Alpha Test和Alpha Blending

原文链接

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