Shader山下（二十一）多重變體（Multiple Variants）

Shader山下（二十）編譯指令（Compilation Directives）介紹了如何使用編譯指令，本文就專文介紹一下多重編譯（multi_compile）指令。

我們可以使用multi_compile來為shader建立多個稍微有點差別的shader變體。這個Shader被稱為宏着色器（mega shader）或者超着色器（uber shader）。實作原理：根據不同的情況，使用不同的預處理器指令，來多次編譯Shader代碼。

在Unity裡面，可以使用：

#pragma multi_compile
#pragma shader_feature
           

兩個指令來實作。适用于VF着色器和表面着色器。

運作時，會根據材質（Material）的關鍵字（Material的對象方法EnableKeyword和DisableKeyword）或者全局着色器關鍵字（Shader的類方法EnableKeyword和DisableKeyword）。

注：之前在Shader山下（十二）材質屬性繪制器裡，我們已經介紹了多重編譯的運用

使用multi_compile指令：

#pragma multi_compile TEST_OFF TEST_ON
           

這樣會編譯兩個Shader變體，一個是TEST_OFF的版本，一個是TEST_ON的版本。運作的時候會根據材質關鍵之或者Shader全局關鍵字判斷應該使用哪個，如果兩個關鍵字都為false，那麼會使用第一個（TEST_OFF）變體。

我們也可以建立多個關鍵字：

#pragma multi_compile TEST_A TEST_B TEST_C TEST_D
           

或者隻建立一個關鍵字，這時候就需要使用__來代替另一個：

#pragma __ TEST_KEY_ON
           

這樣依然會生成兩個shader變體，一個啥都沒定義，另外一個定義了TEST_KEY_ON。

我們還可以通過多行指令來組合關鍵字：

#pragma multi_compile A B C
#pragma multi_compile D E
           

這樣就會生成六個shader變體（A+D、B+D、C+D、A+E、B+E、C+E）。但是這樣shader變體的數量就可能會變得很多，10行multi_compile，每行有兩個關鍵字，那麼就會有1024個shader變體。

除了multi_compile之外，還有另外一個類似的指令shader_feature，唯一的差別在于shader_feature不會将不用的shader變體添加到程式中去。shader_feature更适用于材質的關鍵字，而multi_compile更适用于代碼設定的全局關鍵字。

示例：

#pragma shader_feature TEST_STUFF
           

這是下面這種寫法的簡寫形式：

#pragma shader_feature __ TEST_STUFF
           

注：Unity中最多可以有128個關鍵字，但是Unity自己已經定義了一部分了，是以實際上會更少。是以使用multi_compile和shader_feature的時候，就需要特别注意不要超過這個限制。

Unity自身還内建一些multi_compile的快捷寫法：

multi_compile_fwdbase：為基本前向渲染通道編譯多個變體，不同的變體可能需要處理不同的光照貼圖類型，或者一些使用了主平行光的陰影，而另一些禁用了。（參考Unity渲染管線）

multi_compile_fwdadd：為附加前向渲染通道編譯多個變體，不同的變體可能需要處理不同類型的光源——平行光、聚光燈或者點光源，亦或者它們附帶cookie紋理的版本。

multi_compile_fwdadd_fullshadows：同上，不過包含了可以讓光源擁有實時陰影的功能。

multi_complie_fog：為處理不同的霧效類型（off/linear/exp/exp2）擴充了多個變體。

大部分内建快捷寫法會導緻許多shader變體，如果某些不需要使用，那麼可以使用#pragma skip_variants來忽略它們。

#pragma multi_compile_fwdadd
// will make all variants containing
// "POINT" or "POINT_COOKIE" be skipped
#pragma skip_variants POINT POINT_COOKIE
           

使用multi_compile的目的一般是為了建立一些fallback或者簡化shader，它們在同一個目标平台（例如OpenGL ES）的高端硬體和低端硬體上都可以高效地運作。這種時候，我們可以使用shader硬體變體來為不同性能等級的硬體建立一個特殊優化的變體集合。

為了生成shader硬體變體，需要添加#pragma hardware_tier_variantsrenderer，這裡renderer表示某個可運作的渲染平台。使用這個指令，Unity會對每個shader生成3個shader變體（其他關鍵字會不起作用），而對應的關鍵字是：

UNITY_HARDWARE_TIER1

UNITY_HARDWARE_TIER2

UNITY_HARDWARE_TIER3

在編輯器裡，可以通過Graphics Emulation菜單來測試他們。

注：這些shader并不受Quality Setting的影響，它們純粹是通過檢測GPU的相關性能來決定的。