Shader初學筆記

哈囉，感覺我很少在巴哈上更新XD

在之前發布了《T.O.W.E.R.S》正式版後就先暫時沒有再繼續增加內容，不過最近有開始去研究了之前一直沒有碰過的Shader，今天就讓我們先簡單看一下這玩意兒到底是什麼吧。

什麼是Shader?

Shader中文又稱著色器，簡單來說的話是用來處理渲染的程式，但是不同於我們平常所寫的其他程式(C#，Java之類的)是交給CPU完成運算，Shader是交給GPU來處理。

(圖源與其說明，簡單來說的話CPU是單一一個很強的運算單元，而GPU則是多個較弱的運算單元，前者擅長單一且複雜的工作，後者則擅長大量但簡單的工作，例如繪圖)

Shader則又可細分成

-Vertex Shader 頂點著色器

-Pixel Shader (fragment shader) 片元著色器 (我習慣稱像素/平面著色器)

-Geometry shader 幾何著色器

-Compute shader 計算著色器

-Tessellation/hull 細分曲面著色器

是不是覺得太多了?我也這麼覺得，不過其實可以不用急著把全部的Shader種類都先搞懂 (應該啦)

對於剛碰的人來說，我想先把前兩個Shader搞懂就好了

-Vertex Shader

-Pixel Shader (fragment shader)

基本渲染過程

(圖源)

一般來說如果我們要讓電腦繪製一個方塊的話，我們會先有這個方塊的網格資訊(它的外觀形狀，由數個頂點構成)，先經過Vertex Shader的處理，將這些網格資料投射到螢幕平面上，轉換成螢幕上的點位，接著再將這些點位資料交給Fragment Shader，後者會負責去判斷說每個點位分別應該染上什麼顏色。

(簡言之:Vertex Shader先算出 "畫在哪"，Fragment Shader再計算 "該畫啥")

那具體來說Shader要怎麼寫?

讓我們先回到我自己常用的Unity上吧，在Unity當中如果要寫Shader的話，你會需要先建立一個Shader (廢話

我們這邊先建立一個最基本的Shader，右鍵然後選Unlit Shader，選其他的話……我也暫時還不知道會怎樣XD

建立完後打開就會看到以下這些東西

……

我想第一次碰Shader的人應該都難免會產生 "這到底三小" 的想法XD不過別急，這邊我們先一個一個簡單地解釋 (畢竟詳細的解釋我也不會QQ)

先解釋一些大項目分別有

-名稱

-屬性

-子Shader

而子Shader當中則還包含了

-標籤(Tags)

-細緻程度(LOD)

-渲染過程(Pass)

接著我們再看看上圖中縮起來的Properties和Pass吧。

先看看屬性欄，Unlit Shader預設Properties當中會先有一個_MainTex的屬性，該屬性在編輯器那裡會顯示出來，並且可以讓開發者自由調動，如果要看到的話我們需要先建立一個材質(Material)

在Unity當中，要顯示一個物件時除了需要Shader外，我們也需要材質(Material)，你可以把前者當作是一個渲染的設計藍圖，而後者則是根據該藍圖生出來的實體，能夠自己調整藍圖上的參數。 (不過記得你要在生成Material之後去切換他採用的Shader)

最後我們則可以看到Material上有著剛才Shader宣告的屬性欄位，一個叫Texture的貼圖，並且在還沒有指派任何貼圖之前，他預設的樣子會是白色。

說完了Porperties以及他在編輯器中看到的模樣後，接下來我們就接著繼續看到剛才的Pass部分吧

(fog的那一行我還不了解QQ，不過不是必要的)

Pass的部分算是整個Shader裡面最繁雜的一塊，不過平常有寫過其他程式(如C#，Java)的人現在應該會感覺比較親切一些 (大概)

Pass內部大致可以先分成取什麼資料，再到處理資料，這兩個步驟，讓我們先從取資料的部分看起吧。

(TEXCOORD0根據官方說法，他是第一個UV座標點，但之後的TEXCOORD1那些的我就看不太懂了，有興趣的人可以去研究一下官方的資料)

這裡我們把uv座標以及頂點的位置提取出來，對前者不熟悉的人，這裡先簡單提一下，UV我自己解釋為貼圖的取樣座標點，貼圖是物體的皮膚(想像一下把一張圖片整個貼在物體表面上)，而UV就是去告訴我們，目前這的地方對應到原本貼圖的哪個區域 (例如說一個人的肚臍可能就對應到原本貼圖的0.5,0.5的位置，也就是正中央)