Surface Shader

Surface Shader:

　　(1)必須放在SubShdader塊，不能放在Pass内部；

　　(2)#pragma sufrace surfaceFunction lightModel [optionalparams]

　　(3)格式

　　CG規定了聲明為表面着色器的方法（就是我們這裡的surf）的參數類型和名字，是以我們沒有權利決定surf的輸入輸出參數的類型，隻能按照規定寫。這個規定就是第一個參數是一個Input結構，第二個參數是一個inout的SurfaceOutput結構。

　　struct SurfaceOutput {

　　　　half3 Albedo; //像素的顔色

　　　　half3 Normal; //像素的法向值

　　　　half3 Emission; //像素的發散顔色

　　　　half Specular; //像素的鏡面高光

　　　　half Gloss; //像素的發光強度

　　　　half Alpha; //像素的透明度

　　};

　　sampler2D就是GLSL中的2D貼圖的類型，相應的，還有sampler1D，sampler3d，samplerCube等等格式。而具體地想知道像素與坐标的對應關系，以及擷取這些資料，我們總不能一次一次去自己計算記憶體位址或者偏移，是以可以通過sampler2D來對貼圖進 行操作。

　　在CG程式中，我們有這樣的約定，在一個貼圖變量（在我們例子中是_MainTex）之前加上uv兩個字母，就代表提取它的uv值（其實就是兩個代表貼圖上點的二維坐标 ）。

　　Input 這個輸入結構通常擁有着色器需要的所有紋理坐标(texture coordinates)。紋理坐标(Texturecoordinates)必須被命名為“uv”後接紋理(texture)名字。(或者uv2開始，使用第二紋理坐标集)。

　　可以在輸入結構中根據自己的需要，可選附加這樣的一些候選值：

　　float3 viewDir - 視圖方向( view direction)值。為了計算視差效果(Parallax effects)，邊緣光照(rim lighting)等，需要包含視圖方向( view direction)值。

　　float4 with COLOR semantic -每個頂點(per-vertex)顔色的插值。

　　float4 screenPos - 螢幕空間中的位置。 為了反射效果，需要包含螢幕空間中的位置資訊。比如在Dark Unity中所使用的 WetStreet着色器。

　　float3 worldPos - 世界空間中的位置。

　　float3 worldRefl - 世界空間中的反射向量。如果表面着色器(surface shader)不寫入法線(o.Normal)參數，将包含這個參數。 請參考這個例子：Reflect-Diffuse 着色器。

　　float3 worldNormal - 世界空間中的法線向量(normal vector)。如果表面着色器(surface shader)不寫入法線(o.Normal)參數，将包含這個參數。

　　float3 worldRefl; INTERNAL_DATA - 世界空間中的反射向量。如果表面着色器(surface shader)不寫入法線(o.Normal)參數，将包含這個參數。為了獲得基于每個頂點法線貼圖( per-pixel normal map)的反射向量(reflection vector)需要使用世界反射向量(WorldReflectionVector (IN, o.Normal))。

　　float3 worldNormal; INTERNAL_DATA -世界空間中的法線向量(normal vector)。如果表面着色器(surface shader)不寫入法線(o.Normal)參數，将包含這個參數。為了獲得基于每個頂點法線貼圖( per-pixel normal map)的法線向量(normal vector)需要使用世界法線向量(WorldNormalVector (IN, o.Normal))。

vertex shader modifier：Surface Shader還可以單獨指定一個vertex shader，用于做一些運算，vertex函數擁有固定的輸入參數 <code>inout appdata_full</code> 。下面的例子通過vertex shader對頂點在發現方向上做了一些偏移：

 　　也可在vertex shader中計算自定義變量（Input中的這些變量不能以uv開頭，否則會出錯），這個計算結果會逐像素的傳遞到surface shader，　如下：　

final color modifier: 編譯指令為finalcolor:functionName，函數接收三個參數 Input IN, SurfaceOutput o, inout fixed4 color 

　　final color會影響渲染的最終顔色，它在所有的計算的最後進行影響，比如lightmap、lightprobe等産生的顔色也會受此函數影響。

　　final color可以用來實作fog，fog隻影響渲染的rgb，而不影響alpha，fog的原理是讓物體在最終的rgb和fog.color之間根據距離進行過度。

　　uniform：用于指定變量的資料初始化方式。 Uniform inputs，表示一些與三維渲染有關的離散資訊資料，這些資料通常由應用程式傳入，并通常不會随着圖元資訊的變化而變化，如材質對光的反射資訊、運動矩陣等。Uniform 修辭一個參數，表示該參數的值由外部應用程式初始化并傳入。

　　使用Uniform 修辭的變量，除了資料來源不同外，與其他變量是完全一樣的。需要注意的一點是：uniform 修辭的變量的值是從外部傳入的，是以在Cg 程式（頂點程式和片段程式）中通常使用uniform 參數修辭函數形參，不容許聲明一個用uniform 修辭的局部變量！

Lighting model：光照模式，在編寫surface shader時，我們隻需要描述各種屬性即可，真正的光照計算是Lighting mode負責的。

　　内置光照模式：Lambert(diffuse lighting)、BlinnPhong(specular lighting)，源碼在unity install path}/Data/CGIncludes/Lighting.cginc目錄。

　　Lighting model其實就是按照指定規範編寫的一堆cg/hlsl，我們也可以定義自己的Lighting model。

　　自定義光照模式：

　　Surface Shader Lighting Models其實就是一些函數，這些函數我們也可以自己來寫。

　　下面的例子就是一個自定義的Lambert光照模式，并在此基礎上實作的Toon效果：

　　下面的代碼表示了一個簡單的BlinnPhong的模式：

　　再下面是關于lightmap的光照模式代碼，并在光照貼圖的基礎是添加了一個自定義顔色的實作：

還有一些相關的編譯選項：

　　#pragma debug　　檢視生成的代碼

　　#pragma only_renderers: d3d9 隻支援特定平台

　　noforwardadd

　　nolightmap

　　exclude_path:prepass 不支援deferred模式