Unity ShaderLab学习总结

本文只讨论Unity ShaderLab相关的知识和使用方法。但，

既不讨论渲染相关的基础概念，基础概念可参考Rendering Pipeline Overview等文章。
也不讨论具体的渲染技巧
移动设备GPU和桌面设备GPU硬件架构上有较多不同点，详见下面的“移动设备GPU架构简述”一章。
一句话总结：

GameObject里有MeshRenderer，
MeshRenderer里有Material列表，
每个Material里有且只有一个Shader；
Material在编辑器暴露该Shader的可调属性。
所以关键是怎么编写Shader。

Shader基础
编辑器
使用MonoDevelop这反人类的IDE来编写Shader居然是让人满意的。有语法高亮，无语法提示。
如果习惯VisualStudio，可以如下实现.Shader文件的语法高亮。

下载作者donaldwu自己添加的关键词文件usertype.dat。其包括了Unity ShaderLab的部分关键字，和HLSL的所有关键字。关键字以后持续添加中。
将下载的usertype.dat放到Microsoft Visual Studio xx.xCommonXIDE文件夹下；
打开VS，工具>选项>文本编辑器>文件扩展名，扩展名里填“shader”，编辑器选VC++，点击添加；
重启VS，Done。
Shader
Shader "ShaderLab Tutorials/TestShader"
{
// ...
}
Shader的名字会直接决定shader在material里出现的路径

SubShader
Shader "ShaderLab Tutorials/TestShader" {
SubShader
{
//...
}
}
一个Shader有多个SubShader。一个SubShader可理解为一个Shader的一个渲染方案。即SubShader是为了针对不同的渲染情况而编写的。每个Shader至少1个SubShader、理论可以无限多个，但往往两三个就足够。
一个时刻只会选取一个SubShader进行渲染，具体SubShader的选取规则包括：

从上到下选取
SubShader的标签、Pass的标签
是否符合当前的“Unity渲染路径”
是否符合当前的ReplacementTag
SubShader是否和当前的GPU兼容
等
按此规则第一个被选取的SubShader将会用于渲染，未被选取的SubShader在这次渲染将被忽略。

SubShader的Tag
Shader "ShaderLab Tutorials/TestShader" {
SubShader
{
Tags { "Queue"="Geometry+10" "RenderType"="Opaque" }
//...
}
}
SubShader内部可以有标签（Tags）的定义。Tag指定了这个SubShader的渲染顺序（时机），以及其他的一些设置。

"RenderType"标签。Unity可以运行时替换符合特定RenderType的所有Shader。Camera.RenderWithShader或Camera.SetReplacementShader配合使用。Unity内置的RenderType包括：
"Opaque"：绝大部分不透明的物体都使用这个；
"Transparent"：绝大部分透明的物体、包括粒子特效都使用这个；
"Background"：天空盒都使用这个；
"Overlay"：GUI、镜头光晕都使用这个；
用户也可以定义任意自己的RenderType这个标签所取的值。
应注意，Camera.RenderWithShader或Camera.SetReplacementShader不要求标签只能是RenderType，RenderType只是Unity内部用于Replace的一个标签而已，你也可以自定义自己全新的标签用于Replace。
比如，你为自己的ShaderA.SubShaderA1（会被Unity选取到的SubShader，常为Shader文件中的第一个SubShader）增加Tag为"Distort"="On"，然后将"Distort"作为参数replacementTag传给函数。此时，作为replacementShader实参的ShaderB.SubShaderB1中若有也有一模一样的"Distort"="On"、且这A的材质参数包含B所需材质参数，则此SubShaderB1将代替SubShaderA1用于本次渲染。
具体可参考Rendering with Replaced Shaders
"Queue"标签。定义渲染顺序。预制的值为
"Background"。值为1000。比如用于天空盒。
"Geometry"。值为2000。大部分物体在这个队列。不透明的物体也在这里。这个队列内部的物体的渲染顺序会有进一步的优化（应该是从近到远，early-z test可以剔除不需经过FS处理的片元）。其他队列的物体都是按空间位置的从远到近进行渲染。
"AlphaTest"。值为2450。已进行AlphaTest的物体在这个队列。
"Transparent"。值为3000。透明物体。
"Overlay"。值为4000。比如镜头光晕。
用户可以定义任意值，比如"Queue"="Geometry+10"
"ForceNoShadowCasting"，值为"true"时，表示不接受阴影。
"IgnoreProjector"，值为"true"时，表示不接受Projector组件的投影。