ShadowGun之Shader分析

MadFinger在Unity上的Blog：

http://blogs.unity3d.com/2012/03/23/shadowgun-optimizing-for-mobile-sample-level/

官方提供的场景中一共有20个shader，有如下特点：

1. 不使用任何动态的光照计算，而是在光照图的基础上加入效果；

2. 一些原本需要在pixel shader中实时计算的效果，要放在vetexshader中运算，并且复杂运算尽量采用纹理查询的方式；

3. 擅用顶点颜色：一方面可以携带一些计算需要的数据（比如柔体计算的权重），另外也可以放入顶点alpha值之类。

4. 要使用尽量多的shader加速指令（如ARB_precision_hint_fastest）

 

 

角色

位置：Mobile/BRDFLit(Supports Backlight,Shadowgun style Light Probes)

类型：surface shader

光照模型：自定义(PseudoBRDF)

编译选项：#pragma surface surf PseudoBRDF exclude_path:prepassvertex:separateSH nolightmap noforwardadd noambient approxview

（不为延迟管线生成pass；使用顶点修正函数；不使用光照图；只支持一个方向光的像素运算；不使用环境光和light prob运算；在顶点shader中计算出视点方向）

这些选项的设置，都是为了让shader更小，运行得更快

代码实现：

用LightProbes系统插值得到的光照值作为遮蔽和环境光值（OcclusionAndAmbientLight）；然后用一张BRDF贴图，使用查询的方式来模拟明暗和高光效果。可以得到比较好的效果和很高的效率。

 

场景（地板和墙壁等需要高光的静态模型）

位置:  MADFINGER/Environment/Virtual Gloss Per-VertexAdditive(Supports Lightmap)

类型：vertex and fragment programs

代码实现：

基本上就是典型的顶点高光算法，但灯光的位置是假的，可以由美术指定，典型的值就是摄像机的位置。

 

场景（一些动态模型）

位置:  MADFINGER/Environment/Lightprobeswith VirtualGloss Per-Vertex Additive

类型：vertex and fragment programs

代码实现：

和上面的一样，只是使用Lightprobes的光照替代了亮度图。

 

场景（不需要高光的模型）

位置：MADFINGER/Environment/Unlit(Supports Lightmap)

类型：fixedfunction

代码实现：

和diffuse是一样的，直接使用lightmap

 

场景（需要反射环境的模型，如金属表面）

位置：MADFINGER/Environment/Cube env map (Supports Lightmap)

类型：vertex and fragment programs

代码实现：

就是一般的立方体反射效果，只是增加光照图的支持（unity3自带的没有？）

 

特效（模拟静态的光线效果）

位置：MADFINGER/Transparent/GodRays

类型：vertex and fragment programs

代码实现：

实现一个在[近距离，远距离]范围内，大小和颜色正常显示，而在这个范围外会缩小，并且颜色会减淡的半透明混合特效。

这个场景中只是用于窗户上射进的灯关特效。模型使用了顶点颜色，而且顶点法向量也是做过修改，实现得很有技巧性。

 

 

特效（模拟动态变换的关晕效果）

位置：MADFINGER/Transparent/Blinking GodRays

类型：vertex and fragment programs

代码实现：

基本就是上GodRays的扩展版本，支持了颜色按时间变化

 

特效（模拟动态变换的光晕效果，公告板模式）

位置：MADFINGER/Transparent/Blinking GodRays Billboarded

类型：vertex and fragment programs

代码实现：

就是在动态GodRays上增加了billboard模式，使用到了顶点颜色去标记一些数据，好像计算挺复杂的，找机会再看。

 

特效（毒气罐）

位置：MADFINGER/Environment/Scroll 2 Layers Multiplicative No Lightmap Sine

类型：vertex and fragment programs

代码实现：

两层贴图，做不同频率和速度的贴图移动动画

 

特效（烟雾）

位置：MADFINGER/Environment/Scroll 2 Layers Sine AlphaBlended

类型：vertex and fragment programs

代码实现：

和“Scroll 2 Layers Multiplicative No Lightmap Sine”是一样的算法，但支持的是普通的alpha混合（没有加亮效果）

 

天空盒（地面）

位置：MADFINGER/Environment/Skybox - opaque - no fog

类型： fixed function

代码实现：

关闭雾化和光照的简单shader，在所有的不透明几何体之后渲染

 

天空盒（山峰、天空中远处的星球等）

位置：MADFINGER/Environment/Skybox - transparent - no fog

类型： fixed function

代码实现：

关闭雾化和光照的简单shader，为半透明效果，在所有的半透明几何体之前渲染

 

 

天空盒（天空）

位置：MADFINGER/Environment/Scroll 2 Layers Multiplicative - Skybox

类型：vertex and fragment programs

代码实现：

贴图可以移动，也是在所有的不透明几何体之后渲染

 

水面

位置：MADFINGER/FX/Anim texture

类型：vertex and fragment programs

代码实现：

带有颜色变化和贴图移动来模拟简单的水波动画

 

物理效果（旗帜、绳索等）

位置: MADFINGER/Environment/Lightmap + Wind

类型：vertex and fragment programs

代码实现：

模拟风吹柔体的动画

 

武器（角色拿的枪械）

位置：MADFINGER/Environment/weapon

类型：vertex and fragment programs

代码实现：

使用LightProbes的顶点高光算法

 

 

最简单的着色（窗户）

位置:  MADFINGER/Diffuse/Simple

类型：Fixed function

代码实现：　

最简单的diffuse着色，不使用光照