Unity3D Shader 入门知识详解。

Unity3D Shader 入门知识

Shader（着色器）对很多 Unity 初学者来说像是“黑魔法”。

实际上，Shader 并没有那么神秘，它本质上就是一段运行在 GPU 上的小程序，用来控制 屏幕上每个像素的颜色和显示效果。

本文会写一个最简单的 Shader，并逐步讲解 Shader 的基本结构。

什么是 Shader

在 Unity 中，Shader 是材质的核心，它告诉 GPU 如何去渲染一个物体。

我们平常看到的各种特效（发光、透明、水波、卡通描边）都是 Shader 在发挥作用。

Unity 的 Shader 常见有三类：

• Surface Shader：Unity 封装的高层次写法，适合快速实现光照材质。
• Vertex/Fragment Shader：底层控制方式，可以完全自定义顶点和像素的渲染。
• Shader Graph：可视化编辑，拖拽节点即可拼接 Shader。

本文我们先用 最简单的 Unlit Shader（无光照）入门。

Shader 的基本结构

在 Unity 中，一个最基础的 Shader 结构长这样：

Shader "Custom/SimpleColor"
{
    Properties
    {
        _Color ("Main Color", Color) = (1,1,1,1)
    }

    SubShader
    {
        Tags { "RenderType"="Opaque" }
        Pass
        {
            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag
            #include "UnityCG.cginc"

            fixed4 _Color;

            struct appdata
            {
                float4 vertex : POSITION;
            };

            struct v2f
            {
                float4 pos : SV_POSITION;
            };

            v2f vert (appdata v)
            {
                v2f o;
                o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
                return o;
            }

            fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
            {
                return _Color;
            }
            ENDCG
        }
    }
}

代码解读

命名

Shader "Custom/SimpleColor"

每个 Shader 都需要一个唯一的名字，格式通常是 Shader "路径/名字"。

这里并不是文件路径，而是 Unity 内部的命名空间。

在材质球 (Material) 的 Shader 下拉菜单 里，这个名字会决定 Shader 的显示位置。

Properties 块

Properties
{
    _Color ("Main Color", Color) = (1,1,1,1)
}

这里定义了材质面板中可调的属性。

• _Color：变量名（在 Shader 代码里使用）
• "Main Color"：在 Inspector 面板显示的名字
• Color：属性类型
• (1,1,1,1)：默认值（RGBA = 白色）

SubShader 与 Pass

• SubShader：真正的渲染逻辑写在这里。Unity 会根据显卡选择合适的 SubShader。
• Pass：一次渲染指令。复杂 Shader 可能包含多个 Pass，比如一次渲染边缘，一次渲染本体。

Tags

Tags { "RenderType"="Opaque" }

它是一个 键值对 集合，用来告诉 Unity 的渲染管线，这个 Shader 应该被如何分类、排序和处理。

"RenderType" 是 Unity 内置的一个 Shader Tag，用于描述 材质的大类渲染方式。

常见取值有：

• "Opaque"：不透明物体（默认）
• "Transparent"：透明物体（如玻璃、粒子、UI）
• "TransparentCutout"：透明裁剪物体（如树叶、围栏，透明部分直接裁掉，没有半透明）

这里使用 "Opaque"，Unity 会把它放到 不透明队列（Queue = Geometry, 2000 左右） 里进行渲染。

CGPROGRAM 块

这是 HLSL/CG 代码的区域，包裹在 CGPROGRAM 和 ENDCG 之间。

• #pragma vertex vert：指定顶点着色器函数（vert）
• #pragma fragment frag：指定片元着色器函数（frag）
• #include "UnityCG.cginc"：引入 Unity 提供的一个 HLSL 公共函数/宏库，相当于 C# 里的 using，例如下面用到的 UnityObjectToClipPos 就是这个库里的函数，把 模型空间 转换成 裁剪空间，几乎每个 Shader 顶点着色器都要用到。

fixed4 _Color;

在代码区域定义的 _Color 变量，使用的是 Properties 定义的 _Color 属性，名称要一致才能获取到。

顶点数据 appdata

struct appdata
{
    float4 vertex : POSITION;
};

appdata 是一个 输入结构体，表示从 CPU → GPU 传递过来的信息（网格顶点数据），是 GPU 渲染管线的入口数据。

这里的 语义标识符（: POSITION）告诉 GPU，vertex 对应的是顶点坐标。

Mesh 的每个顶点都会生成一个 appdata，送入顶点着色器。

顶点着色器 vert

struct v2f
{
    float4 pos : SV_POSITION;
};

v2f vert (appdata v)
{
    v2f o;
    o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
    return o;
}

• 输入 appdata：包含了模型的顶点数据（位置、法线、UV 等）。
• UnityObjectToClipPos：把模型空间的坐标转换到屏幕空间（必须操作）。
• 输出 v2f：传递给片元着色器的数据（同 appdata，是一个结构体）。

片元着色器 frag

fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
{
    return _Color;
}

• frag 决定屏幕上这个像素最终是什么颜色。
• 这里直接返回 _Color，所以整个模型就是一块纯色。

在 Unity 中测试

新建一个 Shader 文件，命名为 SimpleColor，粘贴上面的代码。

新建一个 材质（Material），把 Shader 设置为 Custom/SimpleColor。

创建一个 Cube，把材质拖到 Cube 上。

在 Inspector 面板调整 Main Color，模型就会变成对应的颜色。