unity3d里的Surface shader中的surf,LightingName,finalColor,到底屬於渲染管線的哪個階段?

01-04

最近在學Surface shader，也在看real-time rendering這本書，對surf表面，LightingName光照，finalColor函數有些迷惑，不知道它們分別隸屬於渲染管線的哪個或哪些階段，對應的編譯代碼屬於哪個或哪些階段。
surf 函數是否會編譯成vertex shader和 pixel shader。LightingName函數是否也會編譯成vertex shader里基於頂點的光照計算，和rasterization里的基於像素的光照計算呢？還有裡面的finalColor函數，又是會編譯成什麼呢？
之前看過Surface shader編譯之後的代碼，但還是沒搞清楚，求各位朋友指點迷津。
PS：之前問的問題點有點問題，重新改了一下。
下面圖片摘抄於http://blog.csdn.net/candycat1992/article/details/39994049

surface shader的來龍去脈，請看Shaders must die。一共有三部分，包括如何想到這個主意、如何試驗、如何實用化。

不過說實話，這不能算aras發明的。這個概念在reyes裡面已經將近30年了。

其實我沒有寫過 surface shader，以下內容都是看文檔現學的，結合自己以往的知識，可能有些漏洞。

先說定義

surface shader 是 Unity3D 自定義的一種 shader，用於減少程序員編寫重複的 shader 代碼。

以下是官方的一個簡單範例

Shader "Example/Diffuse Simple" { SubShader { Tags { "RenderType" = "Opaque" } CGPROGRAM #pragma surface surf Lambert struct Input { float4 color : COLOR; }; void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o) { o.Albedo = 1; } ENDCG } Fallback "Diffuse" }

surf() 函數

主體是一個 surf 函數，它不能直接用於圖形管線，需要由 Surface Shader compiler 編譯成對應的 vertex shader 和 pixel shader。它生成的 vs 和 ps 同時支持 forward rendering 和 deferred rendering。

surf 函數輸入的是 Input IN，輸出的是 SurfaceOutput o。SurfaceOutput 是什麼呢？

struct SurfaceOutput { half3 Albedo; half3 Normal; half3 Emission; half Specular; half Gloss; half Alpha; };

LightingName() 函數

系統默認的光照模型是 Lambert 和 BlinnPhong，你也可以通過 LightingName 函數來自定義。

比如

#pragma surface surf SimpleLambert

half4 LightingSimpleLambert (SurfaceOutput s, half3 lightDir, half atten) { half NdotL = dot (s.Normal, lightDir); half4 c; c.rgb = s.Albedo * _LightColor0.rgb * (NdotL * atten * 2); c.a = s.Alpha; return c; }

那麼 surf 函數會在 ps 里展開成調用 LightingSimpleLambert 函數來計算顏色。

finalColor() 函數

finalColor 函數則是在 ps 的結尾處提供一次機會，讓你修改最終的返回值。

總結下

suf() 通過 unity 的編譯器展開成 vs() 和 ps()

ps() 中會調用 LightingName 函數進行顏色的計算，可以用默認的 Lambert 和 BlinnPhong，還可以自定義。

ps() 中還會調用 finalColor 函數對顏色進行後處理，默認的話就是不處理。

今天搜資料的時候偶然發現這個問題。看了下題目描述覺得圖片非常眼熟，原來是出自我的博客（【Unity Shaders】初探Surface Shader背後的機制），這是我在2014年10月10日畫的，電腦上還有原稿，能不能請題主註明下出處？

前面大家說的都很好了。另，我在2014年10月份寫了這篇關於表面著色器的機制分析的文章，雖然Unity 5引入了全局光照、PBR這些新的內容，但大部分是不變的，可以去博文里看看。最近在寫關於Unity Shader的書（【我的書】Unity Shader的書），今天剛剛畫了最新版的表面著色器典型的Pass的流程，這裡可以提前公開一下：

當然，如果使用了基於物理的光照上面還會涉及GI的部分。如果後面還有人要引用的話，請註明出處。。。

補充下 @Vinjn張靜的答案，但是surf()是只展開在ps()里的。。。

不過根據你需要的Input里的數據，它會自動生成對應的vs()代碼；而且裡面有一些宏切換各種variant~

unity里可以直接看到展開的代碼(及compiled code)，你完全可以改一改自己的代碼，然後看生成的代碼是啥樣子~話說unity5自帶frame debugger之後，關於整個pipeline終於不是完全黑箱了。

然後Lighting函數什麼的，其實你可以直接在built in shaders裡面找到對應的代碼(下載見Unity - Download Archive)，例如Lambert的代碼就在Lighting.cginc里

inline fixed4 LightingLambert (SurfaceOutput s, fixed3 lightDir, fixed atten) { fixed diff = max (0, dot (s.Normal, lightDir));

fixed4 c; c.rgb = s.Albedo * _LightColor0.rgb * (diff * atten * 2); c.a = s.Alpha; return c; }

其實surf主要是給TA的一個低成本工具來寫shader，類似材質編輯器的感覺=w=

補充：再貼張字體小點的圖，截取了一個簡短的frag variant舉個栗子

紅色箭頭是初始化SurfaceOutput，下面一截是準備各種輸入變數(這裡還有各種空間轉換的坑，以後有機會再說，總之不同Input是不太一樣的）；

然後在綠色箭頭裡就是調用你寫的surf函數，作用是根據剛才準備好的surfIN數據，計算一個SuraceOutput出來；

藍色箭頭那邊就是計算光照什麼的(lightmap, readtime, ...)是根據你指定的Lighting函數選的，如果你是自定義的Lighting模型就變成調用你的函數。

樓上大大把這個過程想的太複雜了……像unity里自定義Lighting函數的參數列表其實就固定的幾種，它就是代碼片段拼了一下……

舉個簡單例子：新的Standard shader, 官方默認的是vertfragment Shader

像素階段對應流程是: surf()-&>LightingStandard_GI()-&>LightingStandard()

surf 函數處於 pixel shader 的起始階段

如果轉換為 surface shader，默認光照名稱是Standard

大部分需求只是修改surf函數就能滿足了。

嗯比較贊同樓上那位妹子的