Unity5的ShaderVariants使用详解

发表于2018-11-12
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ShaderVariants(下文用shader变种描述)是unity中用来合并组织shader的一个方式之一,在shader中的使用类似宏定义。这篇内容就给大家介绍下ShaderVariants的使用,其中前两节是基础部分,看官方文档也可以了解,只是通过实验来加强理解。第三节shader变种的打包是重点描述的,比较重要。

一、生成shader变种机制

为了做实验,制作shader如下:
Shader "Custom/Color"
{
        SubShader 
        {
            Pass 
            {
            Cull Off
            ZWrite Off
                        Lighting Off
                        CGPROGRAM
                        #pragma vertex vert
                        #pragma fragment frag
                        #include "UnityCG.cginc"
                        #pragma shader_feature RED GREEN BLUE
                //#pragma shader_feature GREEN
                //#pragma shader_feature BLUE
                        //#pragma multi_compile RED GREEN BLUE
                        //#pragma multi_compile __ GREEN
                        struct v2f 
                        {
                                fixed4 pos : SV_POSITION;
                        };
                        v2f vert (appdata_base v)
                        {
                                v2f o;
                                o.pos = mul (UNITY_MATRIX_MVP, v.vertex);
                                return o;
                        }
                        half4 frag(v2f i) : COLOR
                        {
                                fixed4 c = fixed4(0,0,0,1);
                                #ifdef RED
                                c += fixed4(1,0,0,1);
                                #endif
                                #ifdef GREEN
                                c += fixed4(0,1,0,1);
                                #endif
                                #ifdef BLUE
                                c += fixed4(0,0,1,1);
                                #endif
                                return c;
                        }
                        ENDCG
                }
        }
        CustomEditor "ColorsGUI"
}

shader的变种数量可以通过shader面板上面查看到,点击Show按钮可以看到都有哪些变种

做如下实验对比shader_feature:
单一行命令
#pragma shader_feature RED
两个变种: __, RED
#pragma shader_feature RED GREEN
两个变种:RED,GREEN
#pragma shader_feature RED GREEN BLUE
三个变种:RED,GREEN,BLUE

#pragma multi_compile RED
一个变种:RED
#pragma multi_compile RED GREEN
两个变种:RED,GREEN
#pragma multi_compile RED GREEN BLUE
三个变种:RED,GREEN,BLUE

分析:shader_feature 和multi_compile 在Keyword 数量大于1时,生成变种的机制是一样的,都是一个keyword一个变种;当keyword只有1个时,shader_feature 会增加一个none变种。再来做个实验:

#pragma shader_feature  __ RED
两个变种: none, RED
可见,当shader_feature 的keyword数量是1时不论是否有__符号,都会增加一个空keyword(__),除了这个在生成变种的机制上和multi_compile都是一致的。

多行命令
#pragma multi_compile __ RED
#pragma multi_compile __ GREEN
四个变种:__,RED,GREEN,RED GREEN
分析:多行命令就是单行命令的乘法组合,shader_feature和multi_compile除了单一keyword时是否补__之外,在多行命令中也是一致的。

二、匹配shader变种机制

为了实验shader变种的匹配,做一个方便定义keyword的shader界面,代码如下:
public class ColorsGUI: ShaderGUI {
    private static bool bRed = false;
    private static bool bGreen = false;
    private static bool bBlue = false;
        public override void OnGUI(MaterialEditor materialEditor, MaterialProperty[] properties)
        {
        // render the default gui
        base.OnGUI(materialEditor, properties);
        Material targetMat = materialEditor.target as Material;
        bRed = Array.IndexOf(targetMat.shaderKeywords, "RED") != -1;
        bGreen = Array.IndexOf(targetMat.shaderKeywords, "GREEN") != -1;
        bBlue = Array.IndexOf(targetMat.shaderKeywords, "BLUE") != -1;
        EditorGUI.BeginChangeCheck();
        bRed = EditorGUILayout.Toggle("红", bRed);
        bGreen = EditorGUILayout.Toggle("绿", bGreen);
        bBlue = EditorGUILayout.Toggle("蓝", bBlue);
        if (EditorGUI.EndChangeCheck())
        {
            if (bRed) 
                targetMat.EnableKeyword("RED");
            else
                targetMat.DisableKeyword("RED");
            if (bGreen)
                targetMat.EnableKeyword("GREEN");
            else
                targetMat.DisableKeyword("GREEN");
            if (bBlue)
                targetMat.EnableKeyword("BLUE");
            else
                targetMat.DisableKeyword("BLUE");
        }
        }
}

shader界面如下:

这样,勾选一个颜色,就会enable一个keyword,通过查看结果颜色就能知道匹配到了哪个shader变种,实验如下:
#pragma multi_compile RED GREEN(两个变种:RED, GREEN)
材质keyword为RED :  显示红色(匹配RED)
材质keyword为GREEN :  显示绿色(匹配GREEN)
材质keyword为__ :  显示红色(匹配RED)
材质keyword为RED GREEN:  显示红色(匹配RED)

分析:当keyword存在正好匹配的变种时直接匹配、当keyword不存在匹配变种时取第一个变种

三、shader变种打包

打包的代码如下:
[MenuItem("Assets/Build AssetBundles")]
    static void BuildAllAssetBundles()
    {
        List<AssetBundleBuild> maps = new List<AssetBundleBuild>();
        maps.Clear();
        //资源打包
        string[] files = {
                            "Assets/ShaderVariants/Resources/red.prefab",
                         };
        AssetBundleBuild build = new AssetBundleBuild();
        build.assetBundleName = "ShaderVariantsPrefab";
        build.assetNames = files;
        maps.Add(build);
        string[] file2s = {
                            "Assets/ShaderVariants/Resources/Shader/Colors.shader",
                          };
        AssetBundleBuild build2 = new AssetBundleBuild();
        build2.assetBundleName = "ShaderVariantsShader";
        build2.assetNames = file2s;
        maps.Add(build2);
        BuildAssetBundleOptions options = BuildAssetBundleOptions.DeterministicAssetBundle;
        BuildPipeline.BuildAssetBundles("Assets/StreamingAssets", maps.ToArray(), options, BuildTarget.StandaloneWindows);
        AssetDatabase.Refresh();
    }

读包并实例化的代码如下:
public class BundleLoader : MonoBehaviour
{
        void Start () {
        load();
        }
    public void load()
    {
        StartCoroutine(LoadMainGameObject("file://" + Application.dataPath + "/StreamingAssets/" + "ShaderVariantsShader"));
        StartCoroutine(LoadMainGameObject("file://" + Application.dataPath + "/StreamingAssets/" + "ShaderVariantsPrefab"));
    }
    private IEnumerator LoadMainGameObject(string path)
    {
        WWW bundle = new WWW(path);
        yield return bundle;
        if (bundle.url.Contains("ShaderVariantsShader"))
        {
            //依赖shader包
            bundle.assetBundle.LoadAllAssets();
        }
        else
        {
            UnityEngine.Object obj = bundle.assetBundle.LoadAsset("assets/ShaderVariants/resources/red.prefab");
            Instantiate(obj);
            bundle.assetBundle.Unload(false);
        } 
    }
}
为了对比shader_feature 和multi_compile 以及shader依赖和非依赖打包,做如下实验:

#pragma shader_feature RED GREEN BLUE
将选中RED关键字的prefab打包,加载bundle和其中的prefab,显示了红色,此时改变此材质的keyword为GREEN或者BLUE,没有效果
#pragma multi_compile RED GREEN BLUE
将选中RED关键字的prefab打包,加载bundle和其中的prefab,显示了红色,此时改变此材质的keyword为GREEN或者BLUE,可以显示绿色和蓝色
分析:shader_feature声明变种时,打包只会打包被资源引用的keyword变种,multi_compile声明变种时,打包会把所有变种都打进去

#pragma shader_feature RED GREEN BLUE
将选中RED关键字的prefab和shader依赖打包,加载bundle和其中的prefab,显示了异常粉红,任何变种都没有生效
分析:shader_feature标记的shader单独依赖打包时,任何变种都不会打进去,分析原因估计是unity认为单包中shader没有被引用过

总结:unity5中新出的shader_feature可以只将引用过的shader变种打进包里面,听起来很有用,可是大部分项目中为了节省冗余shader的内存,shader都是作为依赖包单独成一包的,此时没有任何shader变种被打进包中;更何况即使shader没有依赖打包,如果计划代码中动态修改shader的变种而不是记录在材质里面,此时也不能用shader_feature。基本上我们的项目中shader_feature可以废弃了……
以上代码地址:https://github.com/liuxq/UnityForBlog
自己的开源游戏demo:https://github.com/liuxq/StriveGame
来自:http://bbs.591arvr.com/thread-1444-1-1.html

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