一.什么是Shader
Shader(着色器)，是在GPU运行的程序，通过数学计算将各种属性（颜色，光照，阴影，纹理等）渲染成物体表面可见的状态。在shader里我们可以自定义显卡渲染画面的算法，使画面达到我们想要的效果（放两张图）。
二.Shader语言
Shader是GPU运行的程序，目前实现Shader 的语言主要有三种：
基于OpenGL的OpenGL Shader Language,简称GLSL。
基于DirectX的High Level Shader Language,简称HLSL。
还有NVIDIA公司的高级图形编程语言C for Graphic，简称CG。
三.Shader分类
顶点 shader：3D图形由一个个三角面组成，顶点shader就是处理这些三角面上的顶点，做顶点变换，传递数据到fragment shader。
片元 shader：渲染实现的核心，以片元为单位，计算光照,阴影，着色等一序列渲染算法。
在DX中顶点shader叫做Vertex Shader，片元shader叫做Pixel Shader；在Opengl中顶点shader也叫Vertex Shader，但片元shader叫做Fragment Shader。
四.Unity Shader
图形API有Opengl，Vulkan，Metal，DX等，显卡有Intel，NVIDIA，ATI，Amd等 ，Shader编程语言有GLSL，HLSL，Cg等。
Unity为了跨平台，封装了一下图形，显卡，Shader的差异性，开发了一种便于书写的Shader，又称为ShaderLab。
Unity Shader有三种不同写法：
Surface Shader表面着色器；Vertext/Fragment Shader 顶点/片段着色器；
Fixed Function Shader固定管线着色器（已废弃）。
Surface Shader是Unity对Vertex/Fragment Shader的又一层封装，简化开发逻辑，用少量的代码来完成不同的光照计算以及跨平台逻辑。但Surface Shader的局限性也很明显，Vertex/Fragment Shader能实现的功能，Surface Shader不一定能实现，Vertex/Fragment Shader针对细节上更细腻的处理，比较底层，也符合标准shader的写法。并且Unity2018推出的Shader Graph，生成的代码也是Vertex/Fragment Shader形式，所以我觉得Vertex/Fragment Shader是Unity Shader最主流的写法，本节重点介绍Vertex/Fragment Shader的开发过程。
五.Unity Shader结构
Unity Vertex/Fragment Shader的标准结构如下图所示
结构可拆分为以下几个部分：Shader “name”;Properties;SubShader;FallBack
Shader "name"
Shader是一个关键字，后面"name"的内容表示具体路径和名称
Properties 属性
材质球Inspector面板上需要显示的参数，纹理等都是在Properties中进行定义设置。如果不需要显示参数可以将Properties{}全部去掉，Properties是个可选项，尽管Properties{}删除了但是不影响C#对shader的参数传递。
SubShaders
Unity Shader是由一个或者多个SubShader组成的，当渲染模型时，会在Unity Shader中寻找在当前显卡上运行效果最好的SubShader来使用，例如做了一个效果很好的Shader，但是只能在高配显卡上才能有较好的渲染表现，中低端机上渲染比较吃力，这时我们可以在Shader内做三个SubShader，分别对应于高，中，低不同的显卡配置。
SubShaders架构细分包括Tags，渲染设置项，一个或多个Pass。
Tags用来控制引擎如何以及何时被渲染，Unity预定义Tag有以下几种：
RenderType Tag；Quene Tag；DisableBatching Tag；ForceNoShadowCasting Tag；IgnoreProjector Tag； CanUseSpriteAtlas Tag；PreviewType Tag
RenderType Tag
RenderType标签将shader分类为若干个预定以组，Unity可以在运行时替换符合特定RenerType的所有shader。这个功能主要通过Camera.RenderWithShader或Camera.SetReplacementShader函数实现，这两个函数都以1个shader和1个replacementTag作为参数，shader是给定的替换着色器，replacementTag是被替换着色器的标签值。
Quene Tag
Quene 标签用来确定对象的绘制顺序。在shader中决定其渲染对象属于哪个渲染队列，提高渲染效率，保证渲染正确性。
在Unity中有5个预定以的渲染队列，分别如下表示：
Unity在内部使用一些整数索引来表示每个渲染队列，索引号越小越早被渲染，遵循3D渲染的基本规则：
1.先渲染不透明物体，把不透明物体按与摄像机距离的远近进行排序，从前往后渲染，并开启深度测试和深度写入。
2.半透明物体按与摄像机距离的远近进行排序，然后从后往前渲染，并开启深度测试，关闭深度写入。
DisableBatching Tag
禁用批处理，有三个标签设置值： True，False(默认值)，LODFading(当LOD衰减活动时禁用批处理)
ForceNoShadowCasting Tag
强制没有阴影投射，有两个标签设置值：True，False(默认值)
IgnoreProjector Tag
忽略投影机，有两个标签设置值：True，False(默认值)
CanUseSpriteAtlas Tag
是否可以使用Sprite图集，有两个标签设置值：True，False(默认值)
PreviewType Tag
在inspector面板视图下材质球的预览样式，有三个标签值：
Spheres(默认值，材质显示为球体)，Plane(材质显示为平面)，Skybox(材质显示为天空球)
渲染状态（可写Pass外，也可写Pass内）
culling阶段
Cull控制渲染的哪一面被剔除，有三个不同设置：Back(默认，剔除渲染模型的背面)，Front（剔除渲染模型的正面），Off（背面和正面都渲染）
深度测试阶段
ZWrite
控制是否写入深度缓冲，有两个不同设置：On（默认，写入深度缓冲），Off(不写入深度缓冲)
ZTest 控制深度测试逻辑，有以下几个不同设置：
Greater , GEqual , Less , LEqual(默认值) , Equal , NotEqual , Always , Off。ZTest Off 等同于 ZTest Always
Blending阶段
渲染图形时，在片元通过深度测试和模版测试后，像素将写入到屏幕。这些像素与已有像素的混合合方式由 Blend 命令控制，Blending主要用于生成透明对象。Blend有几个以下不同设置：
Blend Off：默认值，关闭混合：
Blend SrcFactor DstFactor: 生成颜色乘以SrcFactor，缓冲区中的颜色乘以DstFactor，然后将这个值相加
Blend SrcFactor DstFactor, SrcFactorA DstFactorA：功能同上，SrcFactor DstFactor控制RGB混合系数，SrcFactorA DstFactorA控制Alpha（A）通道的混合系数。
BlendOp Op：执行不同的混合操作，Op为不同的混合运算，
Op运算语法有以下5个：
Add（默认值，将源颜色和目标颜色相加），Sub（将源颜色减去目标颜色色），RevSub(将目标颜色减去源颜色)，Min（源颜色和目标颜色取小值），Max（源颜色和目标颜色取大值）
BlendOp OpColor, OpAlpha：功能同上。
Unity内部自定义了一些常见的混合类型：
Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha （传统透明度）；
Blend One OneMinusSrcAlpha （预乘透明度）；
Blend One One （ 加法）；
Blend OneMinusDstColor One （ 软加法）；
Blend DstColor Zero （乘法）；
Blend DstColor SrcColor （ 2x 乘法）
对应的系数说明如下：
Stencil测试阶段：
如果开启模版测试，GPU会首先读取模版缓冲区里该片元位置的模版值，然后将该值和读取到的参考值进行比较，若没有通过测试，该片元就会被舍弃掉，但不管片元有没有通过测试，我们都可以根据模版测试的结果来修改模版缓冲区，常用的模版缓冲配置如下：
其Comparison Function如下：
Stencil Operation如下
Pass
pass是Unity Shader中最重要的组成部分，包含渲染的核心——着色器。
pass的结构包含以下：
Name "name": 定义Pass名称（可选项），便于以后在其他SubShader当中复用该Pass。
Tags：同SubShader Tag；但有些Unity内置的Tag不能放在SubShader里，只能放在Pass内才能生效，比如：
LightMode，PassFlags，RequireOptions。
LightMode：支持以下几种Tag设置
Always（总是渲染，不处理光照）；
ForwardBase（在前向渲染管线中使用，处理环境光，直射光，顶点光照）
ForwardAdd(在前向渲染管线中使用，处理像素光源)
Deferred(在延迟渲染管线中使用，G—Buffer渲染)
渲染状态：同SubShader 渲染状态。
顶点/片元着色器
用“CGPROGRAM和ENDCG或者HLSLPROGRAM和ENDHLSL”指令包围的代码即顶点着色器和片元着色器，代码结构如下
#pragma vertex声明顶点着色器函数
#pragma fragment声明片元着色器函数
a2v结构体表示应用程序传递到顶点着色器的模型数据，数据类型如下：
v2f结构体表示把顶点着色器的数据传递到片元着色器
vert函数主要作用是顶点变换，把模型坐标从本地空间转到裁剪空间，并将顶点数据传递到片元着色器。
frag函数主要作用是做片元映射和着色，自定义光照模型，根据uv读取纹理贴图颜色，并输出片元数据到测试阶段。
