Shader в Unity

Шейдеры — неотъемлемая часть разработки игр и Unity предоставляет полный набор инструментов, помогающих разработчикам создавать потрясающие визуальные эффекты. Shader — это программа, которая запускается на видеокарте и позволяет разработчикам создавать сложные световые и визуальные эффекты. В этой статье мы рассмотрим основы шейдеров в Unity и предоставим советы и рекомендации по созданию привлекательных эффектов.

Что такое Shader

Шейдеры — это программы, которые работают на графическом процессоре (GPU) и используются для создания визуальных эффектов в видеоиграх и других компьютерных графических приложениях. Шейдеры являются фундаментальной частью конвейера рендеринга, то есть процесса преобразования 3D-моделей и текстур в 2D-изображение на экране. Шейдеры позволяют разработчикам создавать сложные световые и визуальные эффекты, улучшающие общий внешний вид игры или приложения.

Шейдеры обычно пишутся на языках шейдинга высокого уровня, таких как язык шейдинга высокого уровня (HLSL), язык шейдинга OpenGL (GLSL) и язык шейдинга Metal (MSL). Эти языки предназначены для компиляции и выполнения на графическом процессоре, что позволяет эффективно обрабатывать большие объемы данных.

Существует несколько типов шейдеров, каждый из которых выполняет определенную функцию в конвейере рендеринга. Три основных типа шейдеров:

  • Вершинные шейдеры (Vertex Shaders) — эти шейдеры отвечают за управление вершинами 3D-модели. Они используются для преобразования вершин модели из их локального пространства в мировое, а также для применения анимации и других эффектов.
  • Фрагментные шейдеры (Fragment Shaders) — эти шейдеры отвечают за рендеринг пикселей на экране. Они определяют цвет и другие свойства каждого пикселя на основе информации о текстуре и освещении, предоставленной вершинным шейдером.
  • Шейдеры геометрии (Geometry Shaders) — эти шейдеры используются реже, но их можно использовать для создания новой геометрии на лету, что позволяет создавать более сложные формы и эффекты.

Шейдеры используются для различных целей при разработке игр, таких как создание реалистичного освещения и теней, имитация материалов, таких как вода и стекло, и создание эффектов частиц, таких как взрывы и дым. Шейдеры также используются для создания стилизованных эффектов, таких как cel-shading и мультипликационный рендеринг.

Shader в Unity

В этом разделе мы углубимся в особенности использования шейдеров в Unity, одном из самых популярных игровых движков, используемых сегодня разработчиками. Мы рассмотрим три основных области системы шейдеров Unity: Shader Graph, ShaderLab и Surface Shaders.

Shader Graph: обзор и преимущества

Shader Graph — это визуальный интерфейс для создания шейдеров в Unity. Он позволяет пользователям создавать шейдеры без написания кода, что делает его более доступным для художников и дизайнеров. Shader Graph работает, создавая схему на основе узлов, где каждый узел представляет определенную операцию или функцию. Пользователи могут подключать узлы для создания собственного шейдерного эффекта. Shader Graph идеально подходит для создания простых и умеренно сложных шейдеров, основанных на текстурах, цветах и других основных функциях.

Одним из ключевых преимуществ использования Shader Graph является простота использования. Даже те, у кого нет опыта программирования, могут создавать собственные шейдеры. Он также более эффективен, поскольку не требует перекомпиляции кода шейдера каждый раз при внесении изменений, что может сэкономить время в процессе разработки.

ShaderLab: синтаксис и структура

ShaderLab — это язык, используемый для определения шейдеров в Unity. Он определяет свойства шейдера и то, как он будет взаимодействовать со сценой. Файлы ShaderLab имеют особый синтаксис и структуру, включающую свойства, субшейдеры и проходы.

Свойства определяют параметры шейдера, такие как цвет, текстура и свойства материала. Подшейдеры — это наборы шейдеров, которые имеют одинаковые функции, но используют разные методы рендеринга. Проходы определяют последовательность операций рендеринга для каждого подшейдера.

Surface Shaders: создание пользовательских материалов

Surface Shaders — это тип шейдера, который упрощает процесс создания пользовательских материалов. Они позволяют разработчикам определять, как материал должен реагировать на свет и тени, как на него должны влиять другие объекты в сцене и как он должен вести себя при просмотре под разными углами.

Surface Shaders используют специальный синтаксис, который позволяет разработчикам писать функцию шейдера, которая затем преобразуется Unity в код HLSL или GLSL. Это упрощает создание сложных материалов, которые реагируют на различные условия освещения.

В целом система шейдеров Unity предоставляет разработчикам ряд возможностей для создания пользовательских визуальных эффектов в играх и приложениях. Независимо от того, используете ли вы Shader Graph, ShaderLab или Surface Shaders, Unity позволяет легко создавать собственные шейдеры, улучшающие внешний вид игры или приложения.

Создание шейдеров в Unity

В этом разделе мы предоставим пошаговые инструкции по созданию шейдеров в Unity. Мы также предоставим образцы кода и примеры для иллюстрации процесса. Создание шейдеров в Unity поначалу может показаться сложной задачей, но с практикой и терпением оно может стать мощным инструментом для создания потрясающих визуальных эффектов в ваших играх и приложениях.

Создание базового шейдера: пошаговые инструкции

Чтобы создать базовый шейдер в Unity, выполните следующие действия:

  1. Откройте Unity и создайте новый шейдер. Вы можете сделать это, выбрав Assets > Create > Shader > Standard Surface Shader.
  2. В новом окне шейдера вы увидите несколько вкладок. Первая вкладка — «Свойства», где вы можете определить свойства шейдера, такие как его имя, цвет и текстура.
  3. Затем перейдите на вкладку Surface Output. Здесь вы можете определить, как шейдер должен взаимодействовать со сценой, например, его реакцию на свет и тени.
  4. Затем вы можете добавить в свой шейдер дополнительные функции, например текстуры, перейдя на вкладку «Input» и выбрав «Texture 2D». Затем вы можете подключить его к своему шейдеру на вкладке Surface Output.
  5. Наконец, сохраните свой шейдер и примените его к материалу в игре или приложении.

Добавление текстур и цветов в шейдеры

Текстуры и цвета являются важными характеристиками любого шейдера. Чтобы добавить их в свой шейдер, вы можете выполнить следующие шаги:

  1. В Shader Graph выберите узел Texture 2D и перетащите его на схему.
  2. В окне свойств выберите текстуру, которую хотите использовать.
  3. Соедините узел Texture 2D с узлом Color, чтобы применить текстуру к вашему шейдеру.
  4. Вы также можете добавить цвета в свой шейдер, выбрав узел «Color» и задав его свойства в окне «Properties».

Создание анимированных шейдеров

Анимированные шейдеры могут добавить динамический элемент в вашу игру или приложение. Для создания анимированных шейдеров можно использовать технику, называемую вершинной анимацией (vertex animation). Вот шаги для создания анимированного шейдера:

  1. Создайте новый шейдер в Unity и откройте Shader Graph.
  2. Добавьте узел Texture 2D и соедините его с узлом Time.
  3. Добавьте узел Vertex Position и соедините его с узлом Sample Texture 2D.
  4. Используйте выходные данные узла Sample Texture 2D для преобразования позиций вершин в узле Vertex Position.
  5. Сохраните и примените шейдер к материалу в игре или приложении.

Создание пользовательских шейдеров с помощью HLSL

Для более продвинутых пользователей Unity позволяет создавать собственные шейдеры с использованием языка шейдеров высокого уровня (HLSL). HLSL — это мощный язык, который можно использовать для создания сложных шейдеров с расширенными функциями. Вот шаги для создания пользовательского шейдера с помощью HLSL:

  1. Откройте Visual Studio и создайте новый файл HLSL.
  2. Определите свойства шейдера, такие как его имя, цвет и текстура.
  3. Определите вершинные и фрагментные шейдеры в коде HLSL.
  4. Используйте API Unity для подключения кода HLSL к движку Unity.
  5. Сохраните и примените шейдер к материалу в игре или приложении.

Советы и рекомендации по созданию потрясающих визуальных эффектов

В этом разделе мы дадим советы и рекомендации по созданию привлекательных визуальных эффектов с помощью шейдеров в Unity. Мы рассмотрим световые эффекты, отражения, эффекты частиц, размытие в движении и продвинутые методы с использованием вычислительных шейдеров.

Эффекты освещения: создание реалистичных теней и бликов

Освещение может иметь огромное значение для реалистичности вашей сцены. Чтобы создать реалистичные тени и блики, вы можете использовать шейдеры для управления тем, как свет взаимодействует с объектами в вашей сцене. Вот несколько советов по созданию реалистичных световых эффектов:

  • Используйте поверхностный шейдер (surface shader), чтобы создать более реалистичный вид теней и бликов.
  • Используйте нод Light Attenuation, чтобы управлять тем, как свет затухает на расстоянии.
  • Используйте узел Specular для создания бликов, отражающих источники света.

Отражения: создание реалистичных отражений и преломлений

Отражения и преломления могут добавить вашей сцене большую глубину и реалистичность. Чтобы создать реалистичные отражения и преломления, вы можете использовать шейдеры для управления тем, как свет отражается и преломляется объектами в вашей сцене. Вот несколько советов по созданию реалистичных отражений и преломлений:

  • Используйте Reflection Probe для создания точных отражений окружающей среды.
  • Используйте узел Refraction для создания реалистичных искажений в прозрачных объектах.
  • Используйте узел Fresnel для создания реалистичных отражений блестящих поверхностей.

Эффекты частиц: создание взрывов и других эффектов частиц

Эффекты частиц могут добавить вашей сцене эмоций и энергии. Чтобы создать реалистичные эффекты частиц, вы можете использовать шейдеры для управления визуализацией и анимацией частиц. Вот несколько советов по созданию эффектов частиц:

  • Используйте систему частиц для создания реалистичных эффектов частиц, таких как взрывы и огонь.
  • Используйте нод Texture Sheet Animation для создания анимированных текстур частиц.
  • Используйте нод Alpha Blending, чтобы управлять тем, как частицы смешиваются с фоном.

Размытие в движении: добавление реалистичного размытия в движении к вашим сценам

Размытие в движении может добавить вашей сцене ощущение скорости и движения. Чтобы создать реалистичное размытие, вы можете использовать шейдеры для управления способом визуализации объектов при их движении. Вот несколько советов по созданию размытия в движении:

  • Используйте узел Velocity для расчета движения объектов в вашей сцене.
  • Используйте текстуру вектора движения (Motion Vector Texture), чтобы создать текстуру, которая хранит информацию о движении.
  • Используйте узел Sample Velocity, чтобы сэмплировать текстуру вектора движения и создать размытие в движении.

Передовые методы: использование вычислительных шейдеров для создания эффектов в реальном времени

Вычислительные шейдеры (Compute shaders) можно использовать для создания сложных эффектов в реальном времени, которых трудно добиться с помощью традиционных шейдеров. Вычислительные шейдеры — это программы параллельной обработки, которые работают на графическом процессоре и могут использоваться для имитации физики, выполнения сложных вычислений и создания сложных визуальных эффектов. Вот несколько советов по использованию вычислительных шейдеров:

  • Используйте вычислительный шейдер для создания эффектов в реальном времени, таких как симуляция жидкости, системы частиц и многое другое.
  • Используйте структурированный буфер для хранения и доступа к данным в вычислительном шейдере.
  • Используйте метод Dispatch для запуска вычислительного шейдера и выполнения вычислений.

Пример

Вот пример базового скрипта шейдера в Unity:

Shader "Custom/BasicShader" {
    Properties {
        _MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
        _Color ("Color", Color) = (1,1,1,1)
        _Gloss ("Gloss", Range(0,1)) = 0.5
    }
    SubShader {
        Tags { "RenderType"="Opaque" }
        LOD 100
        Pass {
            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag
            // Texture and color properties
            sampler2D _MainTex;
            float4 _Color;
            // Gloss property
            float _Gloss;
            // Input structure
            struct appdata {
                float4 vertex : POSITION;
                float2 uv : TEXCOORD0;
            };
            // Output structure
            struct v2f {
                float2 uv : TEXCOORD0;
                float4 vertex : SV_POSITION;
            };
            // Vertex shader
            v2f vert (appdata v) {
                v2f o;
                o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
                o.uv = v.uv;
                return o;
            }
            // Fragment shader
            fixed4 frag (v2f i) : SV_Target {
                // Sample the texture
                fixed4 col = tex2D(_MainTex, i.uv) * _Color;
                // Apply gloss
                col.rgb += _Gloss;
                return col;
            }
            ENDCG
        }
    }
    FallBack "Diffuse"
}

Этот сценарий шейдера определяет базовый шейдер со свойствами текстуры, цвета и блеска. Свойство текстуры выбирается и умножается на свойство цвета, а свойство блеска добавляется к значению RGB результирующего цвета. Шейдер также включает функцию вершинного и фрагментного шейдера, которые определяют способ визуализации шейдера. Затем шейдер применяется к материалу в Unity для создания уникального визуального эффекта.

Как писать шейдеры в юнити. Часть 1. Поверхностный шейдерКак писать шейдеры в юнити. Часть 1. Поверхностный шейдер

Заключение

В заключение следует отметить, что шейдеры являются важным компонентом разработки игр, а Unity предоставляет исчерпывающий набор инструментов, помогающих разработчикам создавать потрясающие визуальные эффекты. Понимая основы шейдеров, используя Shader Graph и применяя передовые методы, разработчики могут создавать уникальные и впечатляющие эффекты, улучшающие общий игровой процесс.

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

1 × четыре =

Прокрутить вверх