【Unity Shaders】Mobile Shader Adjustment —— 為手機定製Shader

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本系列主要參考《Unity Shaders and Effects Cookbook》一書（感謝原書作者），同時會加上一點個人理解或拓展。

這裡是本書所有的插圖。這裡是本書所需的代碼和資源（當然你也可以從官網下載）。

========================================== 分割線 ==========================================

寫在前面

在上一篇裡，我們學習了一些技巧來初步最佳化Shader。這次，我們學習更多的技術來實現一個更複雜的Shader：Normal-Mapped Specular Shader。這些技術包括：使用光照函數的兩個新變數halfasview或者approxview，減少使用的貼圖數量，以及對貼圖進行更好的壓縮。

準備工作

1. 建立一個新的情境和一個球體，添加一個平行光。
2. 建立一個新的Shader和Material，可以命名為MobileShader。
3. 把Shader賦給Material，把Material賦給球體。

實現

1. 首先，還是修改Properties塊。本節我們需要一張diffuse貼圖，它的alpha通道值對應像素的光滑度（Gloss）；以及一張法線貼圖，和高光指數的滑動條。
   

   Properties {_Diffuse ("Base (RGB) Specular Amount (A)", 2D) = "white" {}_NormalMap ("Normal Map", 2D) = "bump"{}_SpecIntensity ("Specular Width", Range(0.01, 1)) = 0.5}

   
   解釋：一直沒有徹底搞懂Unity SurfaceOutput裡面各變數的計算細節。這裡再詳細解釋下。SurfaceOutput裡面的內建變數可以見這篇，如下：
   

   struct SurfaceOutput {      half3 Albedo;      // 該像素的反射率，反應了像素的基色     half3 Normal;     // 該像素的法線方向    half3 Emission;   // 該像素的自發光顏色，使得即便沒有光照也可以物體本身也可以發出光    half Specular;     // 該像素的高光指數      half Gloss;         // 該像素的高光光滑度，值越大高光反射越清晰，反之越模糊      half Alpha;         // 該像素的不透明度 };

   
   
2. 下面是建立#pragma聲明。這可以控制Surface Shader各屬性的開關，使得Shader更高效或者更低效：
   

   CGPROGRAM#pragma surface surf MobileBlinnPhong exclude_path:prepass nolightmap noforwardadd halfasview

   
   解釋：忽略延遲光照，不支援光照貼圖，只接受一個單一的平行光光源作為逐像素光源。最後，使用halfasview聲明告訴Unity，我們使用一個介於光照方向和觀察方向之間的half vector來代替真正的觀察方向viewDir來計算光照函數。這將加速Shader的處理時間，因為這是基於逐頂點而非逐像素計算而得的。雖然這樣得到的結果是近似值，但對於移動平台來說足夠了。
   
   
3. 建立和Properties塊中各變數的聯絡。和之前不同，我們這次使用fixed來得到高光指數滑條的值：
   

   sampler2D _Diffuse;sampler2D _NormalMap;fixed _SpecIntensity;

   
   
4. 得到貼圖的UV座標。在上一篇就提過，為了節省變數空間，我們僅使用一個UV值：
   

   struct Input {half2 uv_Diffuse;};

   
   
5. 由於我們在聲明中添加了新的變數，我們可以在光照函數中使用新的參數：
   

   inline fixed4 LightingMobileBlinnPhong (SurfaceOutput s, fixed3 lightDir, fixed3 halfDir, fixed atten){fixed diff = max (0, dot (s.Normal, lightDir));fixed nh = max (0, dot (s.Normal, halfDir));fixed spec = pow (nh, s.Specular * 128) * s.Gloss;fixed4 c;c.rgb = (s.Albedo * _LightColor0.rgb * diff + _LightColor0.rgb * spec) * (atten * 2);c.a = 0.0;return c;}

   
   
6. 最後，我們在surf函數中完成對像素顏色的計算：
   

   void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o) {fixed4 diffuseTex = tex2D (_Diffuse, IN.uv_Diffuse);o.Albedo = diffuseTex.rgb;o.Gloss = diffuseTex.a;o.Alpha = 0.0;o.Specular = _SpecIntensity;o.Normal = UnpackNormal(tex2D(_NormalMap, IN.uv_Diffuse));}

   
   
   

最後，得到的效果如下：


解釋
我們最後總結一下使用過的所有技術：最佳化變數類型，共用UV座標，減少處理的光源個數，讓Shader只工作在特定的渲染器上，使用近似值代替精確值，以及減少或壓縮貼圖。