Unity安装->入门->工程学习->shader

作者: wlxkhawk | 来源:发表于2017-08-03 08:34 被阅读0次

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博客地址：
https://wlxklyh.github.io/2017/07/30/unity_study/

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总体的思维导图

通过下面一张图，大概的知道一个学习的方向和流程。对于这篇文章讲的是第一个部分，入门，初次接触unity。

一、安装

1、安装教程（windows）

mac就比较简单官网下载dmg就可以安装使用了
我用下面图中的两个文件完成安装，一个是安装文件（4.7），一个是破解，然后根据下面链接完成安装

http://jingyan.baidu.com/article/90895e0f959c7564ec6b0bfb.html

2、需要的文件（百度网盘分享）

http://pan.baidu.com/s/1slFHeFz

分享的文件里的东西有：
- 【安装使用】：Unity 4.7.1安装文件
- 【安装使用】：Unity 4.x pro Patch.exe
- 【入门使用】：《unity4.x从入门到精通》
- 【入门使用】：简单的工程（微信飞机游戏）：
- 【进一步了解使用】：RPG游戏的简单的工程
- 【shader学习使用】：《Unity Shader入门精要》

3、安装结果

使用a.Unity 4.7.1安装文件 b.Unity 4.x pro Patch.exe 然后用上上面的教程链接就可以完成windows unity的安装打开如下：

二、入门学习：

1、开始我找了本书看《unity4.x从入门到精通》：

《unity4.x从入门到精通》
http://pan.baidu.com/s/1slFHeFz

2、《unity4.x从入门到精通》读书的记录：

第一章（可跳过）

第一章没什么干货可以直接跳过

第二章（重点看2.1 2.2+实操一下）

刚接触的unity的可以按照第二章说的去操作一下感受一下unity的一些功能想贪快的就看2.1 、2.2部分即可后面的用到再查阅
快捷键部分等到基本入门了再来看一遍会比较受用的感觉

第三章（粗略看）

第三章看下不用纠那么细致

第四章（重点看+操作）

第四章书讲的是怎么写代码的看完第四章就会输出hello world

截取两张图

后面5-17章的当作工具书看

12章到16 是针对开发的介绍

17章进阶：网络

3、大致的浏览了《unity4.x从入门到精通》前四章之后带着几个疑问去分类学习：

3.1、C#代码跟unity怎么关联起来？书中13章

1、C#脚本的规则

（1）凡事需要添加到游戏对象的C#脚本类都是需要直接或者间接的继承 MonoBehaviour 如果在unity添加脚本 unity会自动填充继承MonoBehaviour的代码如果是自己新建一个文件然后在unity从拖拽添加component 这样是不会成功的（后面会说unity怎么添加C#文件）

（2）继承了MonoBehaviour的类都会有Start 和 Awake函数的继承一般使用Start和Awake来初始化不使用构造函数的原因是unity中无法确定构造函数的顺序。这里我觉得有个原因是：unity会把所有绑定在对象身上的类实例化然后才可以GetComponent() 例如：下面的操作如果在构造函数中做可能PlayerAttack这个没有实例化那么获取不到所以把初始化工作放在Start中

（3）类名和脚本文件名相同

（4）协同函数Coroutines 返回类型必须是Ienumerator

（5）C#不支持自定义命名空间

2、C#脚本在unity编辑器中关联对象（十三章有详细介绍）

1、创建脚本的方法：

2、创建完之后的编辑：
这里可以修改用MonoDevelop的编辑器或者用Vs2012作为代码编辑

3、关联到对象去
（3.1）添加一个gameobject

（3.2）然后给gameObject添加脚本

在Unity中，继承MonoBehaviour的C#脚本都被看作一个Component 游戏对象可以理解为一个容纳各种类型component的容器游戏对象的所有component一起决定了这个对象的行为表现这个对象被添加到scene中之后然后点击build and run 之后这个脚本的Start函数就会被调用一起可以在这里输出 hello world 这就算是unity的hello world

3、怎么获取别的对象以及他的component

使用函数 GameObject.Find null则是找不到根据类名
使用函数GameObject.FindWithTag
还有在unity编辑器中拖拽

查看数组的表13-6 表13-7 表13-8 表13-9

三、工程学习：

看了《unity4.x从入门到精通》简单操作unity之后我上网找几个简单的游戏demo来看下，这样我觉得会比较快上手。

1、微信飞机大战

工程下载地址：
http://pan.baidu.com/s/1slFHeFz （网上找的工程）
这个比较容易看懂

下面说明的过程：
（1）背景移动 -->（2）敌机出生-->（3）自己的飞行

==》 ==》

1、初看这个工程

只有一个场景scene

预制体有这些

脚本是这些

2、分几个部分看

2.1、scene

1.里面有个 Main Camera 点击它然后看导航栏Inspector
2.Main Camera里面有一些component组件其中Camera 去修改size view port然后运行看下结果

3.除了Main Camera 这个Scene里面还有一些飞机（hero）背景（bg）还一些不是UI的东西（bombManager）

上面大概的了解到，在这个Scene里面拖拽了一些物件还有一个摄像机把这些物件投影到屏幕中，到目前为止，我们大概知道是怎么得到游戏的静态界面的，但是游戏是怎么动起来的还不知道。接下来脚本就是讲怎么动起来的。

2.2、脚本

代码入口，没有一个明确的Main函数入口
下面按照顺序说下（1）背景移动（2）怎么生成敌机（3）怎么控制自己的战机

（1）背景移动
scene里面有个object叫bg 然后再点击其中一个background查看导航栏
可以看到每个background都挂在了一个脚本组件 BackgroundTransform.cs 这个脚本就是控制不背景移动的

看到BackgroundTransform这个脚本两个背景来控制屏幕的背景交替向下移动

public class BackgroundTransform : MonoBehaviour {
    public static float moveSpeed = 2f;
    
    // Update is called once per frame
    void Update () {
        this.transform.Translate( Vector3.down * moveSpeed * Time.deltaTime );
        Vector3 postion = this.transform.position;
        if(postion.y<=-8.52f){
            //有两个背景在交替滚动  如果有一个滚动到屏幕外面则改动显示
            this.transform.position = new Vector3(postion.x,postion.y+8.52f*2,postion.z );
        }
    }
}

（2）怎么生成敌机
scene里面有个叫spawn的东西这个spawn十个空object 里面挂了一个spawn.cs脚本组件

【代码如下】：

地机的行为就看模型上面挂的脚本组件Enemy.cs

（3）怎么控制自己的战机
同样的在hero这个上面挂了Hero.cs的脚本组件然后具体就看里面的代码

2、RPG游戏

然后再找个复杂点的游戏工程来看

1、初看工程

工程下载地址：
http://pan.baidu.com/s/1slFHeFz（网上找的工程）
工程的脚本目录

2、工程代码查看

看下怎么把这个人物控制方向运动起来的

1.打开03_play这个scene 然后拖拽一个Magician模型到scene中
先在Prefabs文件夹中找到Magician看模型有什么挂件

Magician挂了Character Controller这个控制组件
这个是角色控制器可以对角色做移动的操作在playermove脚本里面用到
Magician还挂了PlayerDir PlayerMove PlayerAnimation PlayerState PlayerAttack等脚本来实现模型的行为
看下PlayerMove的update函数

这里判断如果距离大于0.3f则会移动

从Magician引发的问题：

2.1、移动的时候有个targetPosition 这个是怎么来的？

targetPosition 是PlayerDir.cs这个里面的成员
PlayerDir.cs里面会计算鼠标点击屏幕的位置发出的射线的碰撞结果如果是地面那么修改这个玩家的朝向

2.2、又引发一个问题鼠标怎么会变样？

我们看到03_play这个scene有个object叫GameSetting 这个是一个纯粹为了挂脚本用的object

我们看到这个CursorManager就是我们在游戏中的鼠标的管理类

2.3、模型怎么会动起来呢？

打开03_play这个scene 然后拖拽一个Magician模型到scene中然后在菜单栏window animation打开animation窗口然后可以选择已经做好的动作 attack1 然后点击播放现在我们知道动作可以预先做好然后再代码中调用我们看下代码是怎么调用的

PlayerAnimation.cs这个脚本根据一个状态去播放动画animation.CrossFade(animName);

// Update is called once per frame
    void LateUpdate () {
        if (attack.state == PlayerState.ControlWalk) {
            if (move.state == ControlWalkState.Moving) {
                PlayAnim("Run");
            } else if (move.state == ControlWalkState.Idle) {
                PlayAnim("Idle");
            }
        } else if (attack.state == PlayerState.NormalAttack) {
            if (attack.attack_state == AttackState.Moving) {
                PlayAnim("Run");
            }
        }
    }
    void PlayAnim(string animName) {
        animation.CrossFade(animName);
    }

这个项目的运行

之后看下怎么改改这个项目不懂的再google 或者再去细看unity的一些用法或则C#的用法

四、Unity Shader学习

A、我学习的三个点

1.下载源码中源码下载：

https://github.com/candycat1992/Unity_Shaders_Book

2.学习hello world!

下面gif是unity shader的hello world!

3.看书照着源码学习然后实践

B、学习随便记录的笔记

1.第一章

2.第二章渲染流水线

应用阶段->几何阶段->光栅化阶段
应用阶段把渲染图元交给几何阶段

2.2CPU 和 GPU 的通信

把数据加载到显存中
设置渲染状态
调用 drallcall

1.把数据加载到显存中
硬盘--->内存--->显存
顶点数据法线方向纹理坐标

2.设置渲染状态
vs ps
顶点着色器片元着色器

3.drawcall

2.3GPU 流水线

顶点着色器

把顶点坐标转换到齐次裁剪坐标系得到归一化的设备坐标 NDC
opengl unity的 NDC 是-1 1
屏幕映射转换到屏幕坐标系
屏幕坐标系Opengl 是左下角

3.第三章 Unity shader基础

3.1 创建shader的常见流程

创建一个材质
创建一个unity shader 并把它赋给上一步中创建的材质
把材质赋给要渲染的对象
在材质面板上（选中材质然后查看导航栏）调整shader的属性

3.2 shader lab

GLSL是opengl的shader语言 Directx的shader语言是HLSL shader lab的就是 unity shader的shader语言
可以细看下这个章节熟悉下语法

4 学习 Shader 所需的数学知识

一些基础的知识都是大概知道可以等到要用到的时候再去复习
一些空间 M 模型空间 W 世界空间 V 摄像机空间 NDC 归一化空间

5 开始学习 Shader

5.2 最简单的片元着色器顶点着色器

5.2.2 unity支持的语义：

POSITION，TANGENT，NORMAL，TEXCOORD0，TEXCOORD1，COLOR

5.2.3 顶点着色器和片元着色器之间的通信：

声明一个新的结构体v2f v2f可用于定点着色器和片元着色器之间传递信息

5.3.1内置包含的文件

在后面的学习中总是会用到一些内置的文件
需要include一下类似C++的include

5.5 Debug技巧

把想知道的值赋值到某个颜色通过屏幕上显示的颜色来判断一个值
还可以找到一个简单的取色脚本 ColorPicker.cs
高级的：Visual Studio Graphics Debugger
Unity里面的帧调试器

6 Unity 中的基础光照

6.2 进入摄像机的光分成4个部分

自发光：本身辐射量如果没有全局光照技术自会影响自己的辐射量
高光反射：（我觉得是完全镜面反射）光源的完全镜面反射方向散射多少辐射量？？是镜面反射的散射？？
漫反射：这个就是光源的漫反射
环境光：其他所有的间接光照

计算高光反射：

Phong 模型来计算高光反射部分：

6.4 光照实现

（1）Properties定义一个颜色值
（2）LightMode标签是 Pass 标签的一种只有定义了正确的 LightMode 我们才能得到一些 Unity的内置光照变量
Tags { "LightMode"="ForwardBase" }

（3）还是之前的 CGPROGRAM ENDCG

（4）为了用到 Unity的内置变量
''' #include "Lighting.cginc" "'

（5）逐顶点着色器

逐顶点漫反射：有锯齿应该是因为处理是每个片元的顶点所以不精细
逐像素漫反射：无锯齿但是黑面太黑都是一个色黑色
半伯兰特模型：无锯齿黑面有渐变
c = c * m (0.5 (n * I) + 0.5)

7 基础纹理

记住这个： o.uv = v.texcoord.xy * _MainTex_ST.xy + _MainTex_ST.zw;

7.1.2 纹理取样

fixed3 albedo = tex2D(_MainTex, i.uv).rgb * _Color.rgb;

7.2 凹凸映射

不改变顶点改变的是绘制
法线纹理 normal map

7.2.1高度纹理

存储的是强度值这个通过高度来计算法线
颜色越浅越突反而凹

7.2.2法线纹理

法线的向量分量是 -1 到1
所以 pixel = (noamal+1)/2
normal = (pixel * 2) - 1

这种纹理称为是模型空间的法线纹理我恩会采用另外一种坐标空间切线空间我们用模型顶点的切线空间来存储法线对于每个顶点都有一个属于自己的切线空间这个切线空间的原点就是该顶点本身 z 轴就是顶点的法线 x 轴是顶点的切线方向

我们的法线纹理存储的是法线在各自的切线空间的向量大部分都是浅蓝色的原因是 0 0 1映射到0 1就是0.5 0.5 1（浅蓝色） 0 0 1就是 z 轴大部分的法线都是跟切线空间的 z 轴同方向

一种是模型空间下的法线纹理一种是切线空间下的法线纹理

模型空间存储的优点：

实现简单直观。生成简单
提供平滑的边界模型空间可以生成平滑

切线空间优点：

自由度高模型空间的是绝对法线信息应用到不同网格都有合理的效果
可进行 UV 动画我们通过移动一个纹理的 UV 坐标来实现凹凸移动的效果
可压缩只此处 xy z 可以推倒得到

7.2.3 实践

一种在切线空间下进行光照计算把光照方向、视角方向变换到切线空间下：效率比较高在顶点着色器可以完成光照和视角的转换第二种要堆法线纹理取样需要在片元着色器中变换我觉得应该是片元的数量大于顶点的数量所以转换需要很多
有时我们要在世界空间下进行一些计算例如在 Cubemap进行环境映射需要使用世界空间下进行一些计算（这个 cubemap 不知讲啥）
另外一种是在世界坐标空间下进行光照计算我们要把切线空间下的法线防线转换到世界空间下：

在切线空间下计算
思路：在片元着色器中得到纹理采样的切线空间下的法线然后再与切线空间下的视角方向光照方向进行计算
注：float4 texcoord : TEXCOORD0; 传入的是float4 xy 是原因的纹理 UV zw 是法线纹理 uv

7.2.4 unity 法线纹理类型

法线纹理会根据平台被压缩
使用 unpackNormal 函数取解压
普通纹理的话是4个通道都是不能舍弃如果是法线纹理那么只有ag 是需呀的 br 是不需要的用 DXT5nm 可以升内存空间。
Create from Grayscale 是凹凸映射的方法高度图

7.3渐变纹理

7.4遮罩纹理

使用其中某个（或者几个）通道做乘法如果通道为0 可以保证表面不受该属性影响

8透明效果

unity 先渲染 Background 然后渲染 Geometry 大多数的不透明物体前面都是开启深度测试和深度写入之后渲染 AlphaTest 这个是透明物体需要排序从远到近然后进行渲染

8.3透明度测试

用一个阀值决定

8.4透明度混合

Blend 内置的混合模式命令
Blend off 关闭混合
Blend SrcFactor DstFactor
srccolor * SrcFactor + dstcolor * DstFactor = Target

8.6.1 混合等式和参数

现在有源颜色 S 和目标颜色 D 现在想要得到输出颜色 O 就必须使用一个等式来计算，这个就是混合等式
我们会用两个混合等式一个用于混合 RGB 一个混合 A 通道每个等式要两个因子一共四个因子。

中级篇

9 更复杂的光照

Forward Rendering Path、Deferred Rendering Path Vertext Lit Rendering Path

顶点照明渲染路径：是对硬件配置要求最好运算性能最高的

跳过。。。

10 高级纹理

10.1立方体纹理

立方体纹理是环境映射的一种实现方法
包含6张图像采样的时候是用三维的坐标

使用立方体纹理的好处实现简单快捷得到的效果好缺点是如果当场景引入了新的物体光源或者物体在发生移动时我们就需要重新生成立方体纹理可以反射环境但不能反射自己

10.1.1 天空盒子

windows -lighting 里面设置 skybox

10.1.2折射

折射是用光照计算函数然后用折射函数混合反射光

10.2渲染纹理

10.2程序纹理

11 让画面动起来

11.1 unity shader 中的内置变量

_Time float4 场景加载开始所经过的实际
_SinTime 正弦值
_CosTime 余弦值
unity_DeltaTime

11.2 纹理动画

序列帧动画：记住 UV 纹理坐标是左下角是原点
滚动的背景：修改 UV 纹理坐标对两张纹理取样然后混合