本篇文章使用Unity 2019 LTS版本，畫面及API可能會有所不同。

目標

• Unity Shader的程式碼結構
• 幫我們的「朋友」自由的更換顏色

前置作業

第一步

首先先新增一個Shader出來。

Create -> Shader -> Unlit Shader

第二步

新增一個材質(Material)

Create -> Material

將剛的Shader附加上去在這個新的Material上去。

第三步

在場景中，創建一個新朋友，來當我們實驗對象，這邊我選了Sphere。(作者很黑，會把朋友拿去做實驗)

把剛剛材質(Material)附加到我們新朋友上，準確來說是Mesh Renderer的Materials。

開始撰寫吧!

用你最喜歡的編輯器把Shader打開後，把預設的程式碼都刪掉，貼上以下的程式碼。這樣我就完成了一個最簡單「不受光源影響，可以變更顏色」的Shader。

以下的程式碼已經在註解中給出了該片段的意思，下面我會解釋各個區塊。

// Shader的名稱
Shader "Learning/MySimpleShader"
{
    // 屬性
    Properties 
    {
        _Color ("Color", Color) = (1.0, 1.0, 1.0, 1.0)
    }

    SubShader
    {
        Pass
        {   
            // 設定名稱、繪製狀態和標籤，可選項目
            // 在這個例子中，我們不需要進行更多設置

            // 開始撰寫Shader
            CGPROGRAM

            // 宣告vertex / fragment shader的名稱
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag
            
            // 使用定義在Properties區塊的屬性
            // 注意：變數必須和區塊中的屬性以及變數名稱一致
            fixed4 _Color;
            
            // 頂點 Shader
            float4 vert(float4 v : POSITION) : SV_POSITION {
                return UnityObjectToClipPos(v);
            }
            
            // 片段 Shader
            fixed4 frag() : SV_TARGET {
                return _Color;
            }
            ENDCG
            // 結束撰寫
        }
    }
    
    // 若以上兩種Shader皆無法運行，則使用這個最低階的Shader
    // 若「不留後路」，也可直接關閉該選項
    // `Fallback Off`
    Fallback "VertexLit"
}

會發現這些內容很像C語言的語法，這是Unity提供給自家Shader的說明性語言，ShaderLab。

結構

最外層

我們往後寫的Shader都是包在這層大括號裡面，第二行的字串代表這個Shader叫做甚麼名字，以及在利用下拉選單選擇Shader時，會放在哪一層資料夾裡面。

Properties

該區塊定義變數會顯示在被附加的材質(Material)上，我們的Shader若要使用這個屬性，還要再CGPROGRAM/ENDCG中，宣告與其屬性相同的變數。

Unity有提供以下的屬性供開發者使用。

Properties
{
    _Int ("Integer", Int) = 10
    _Float ("Float", Float) = 3.14
    _Range ("Range", Range(-1.0, 1.0)) = 0.0
    _Color ("Color", Color) = (1.0, 1.0, 1.0, 1.0)
    _Vector ("Vector", Vector) = (1.0, 0.6, 7.5, 1.0)
    _2D ("Texture2D", 2D) = ""{}
    _Cube ("Texture Cube", Cube) = "white"{}
    _3D ("Texture 3D", 3D) = "black"{}
}

讀者可能發現在Shader裡使用的變數是fixed4型別。
Unity Shader對於浮點數的精度有3種，float為最高，依序下去為half跟fixed。對於何時去選用哪一種，官方文件有給出建議，並不是一定的。

SubShader

一款遊戲通常不會只發售一個平台，所以在Shader的撰寫上，會因應多個平台有不同的SubShader。

注意一個Unity Shader至少需要一個SubShader。

Pass

一個Pass就是一次完整的繪製流程
Pass和SubShader一樣，可以在一個SubShader中，定義多個Pass，遊戲中許多絢麗的效果是需要多Pass處理的，同時使用過多的Pass會造成效能降低。

CGPRGRAM/ENDCG

我們主要功能的程式碼是寫在這個區塊裡面的，會發現這些函式與C語言非常相近，設置看的出來有些式macro。

先來看看第21行和第22行

#pragma vertex vert
#pragma fragment frag

表示我們要將我們的vertex shader和fragment shader稱做甚麼，不知道甚麼是vertex shader或是fragment shader沒關係，我們很快就會提到他，在這裡，我們只需要知道:

1. vertex shader處理模型的頂點
2. fragment shader處理像素的式怎麼畫到螢幕上的
3. 上面所提的Pass，基本上就是通過這兩個function，將圖形處理後的結果

上面的範例，vertex shader只有一句：

return UnityObjectToClipPos(v);

意思是將物件的頂點從模型空間經過線性轉換至裁剪空間，這個函式是Unity提供的內建函式，更多的資訊可以參見官方文件

在fragment shader中，直接讓我們要輸出的像素塗上我們所選的顏色：

return _Color

發現到fragment shader的函式後面還有一個SV_TARGET，SV表示system，是所謂的「語意」，原本來自於HLSL，用途在於告訴編譯器，這個變數是拿來做甚麼用的，往後我們會看到像是POSITION表示頂點的座標；TEXCOORD0表示第一組紋理(Texture)座標等等...

完成!

現在我們可以利用這編輯器裡的Color屬性，自由的幫「朋友」變換顏色了。

Reference

• candycat1992/Unity_Shaders_Book
• Unity Manual
• HLSL Semantics