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什么是Shader？

着色器 (Shader) 应用于计算机图形学领域，指一组供计算机图形资源在执行渲染任务的时使用的指令，用于计算机图形的颜色或明暗。但近来，它也能用于处理一些特殊的效果，或者视频后处理。通俗的说，着色器告诉电脑如何用特有的一种方法去描绘物体。作为渲染器的一部分，负责计算目标的颜色，主要图形软件库有OpenGL和Direct3D。

Unity的shader，和我们熟悉的C、C++、C#、java等语言不同，C++等语言是属于CPU编程。Shader使用的是HLSL，GLSL或CG语言，这些shader语言属于GPU编程，很多语法结构并不符合我们传统的计算机语言的认知，初学者可能感觉很蹩脚。事实上，哪怕是很多中高级开发者，编写shader也不是很顺手，需要边写，边查阅资料。因此应运而生了shader的可视化编辑器，其实可视化编辑器最早在虚幻引擎unreal中就得到了应用，包括蓝图，材质编辑器，行为树编辑器等。而Unity引擎也出现了对应的shader编辑器: Shader Forge ， Amplify Shader Editor 和 Shader Graph 。虽然功能各有优劣，但是节省了我们大量的手写shader的时间，很值得我们去学习。

一、简单介绍

Shader Graph ：就是着色器图。在有这项技术之前，开发者只能通过一行行手动敲代码来实现着色器，而且 Shader 的语言与 C# 完全是不一样的，这在无形中提高了在 Unity 中构建着色器的门槛。在有了 Shader Graph 之后，开发者可以跳过代码进行可视化构建，还能通过节点实时调适图片效果，这为美术师和其他团队成员打开了使用着色器的大门。

获取途径：Amplify Shader Editor | 可视化脚本 | Unity Asset Store

Shader Forge ：Shader Forge是适用于Unity基于节点的着色器编辑器，可以轻松创建自己的着色器，而不需要写代码！

官方：Shader Forge

官方文档：https://www.neatcorporation.com/Projects/ShaderForge/Media/ShaderForge_QuickStart-sc.pdf

其他介绍：ShaderForge介绍_哔哩哔哩_bilibili

Amplify Shader Editor ：Unity 官方所推荐的可视化着色器编辑器，提供了一个对 Unity 开发者相当友善的开发环境，可以与 Unity 编辑器和著色器完美的融合。透过这个工具，开发者能够轻鬆实现 AAA 级质量的作品，并且能够相当灵活地应用在任何 Unity 开发专案中，进而缩短製作团队在美术呈现画面上的开发时间。

二、开发历史

Shader Graph在 Github 上的最早开发日期可以追溯到 2013 年 4 月 30 日，官方论坛的发布日期是 2014 年 1 月 11 日，仅支持 Built-in 管线。第一个正式版为 2018 年 5 月 8 日（版本 1.1.5）。现已开源且基本停止开发。

Amplify Shader Editor在 Asset store 中显示第一个提交版本为 2016 年 9 月 12 日，2022 年 9 月 15 日作者 Diogo Teixeira 在官方 Discord 频道宣布，ASE 已从团队开发转为独立开发，并开始计划 2.0 版本。

三、工作原理及优劣

Amplify Shader Editor

基于单个静态模板生成 .shader 文件，将节点信息以注释的形式存储于文件末尾

优势：

• 官方模板可定制性强，可视化界面几乎可以覆盖 URP 的主要功能
• 模板修改简单直观，可轻松实现诸如多 pass 功能
• 生成明文代码易于调试
• 最终文件不需要依赖插件本体
• 支持管线差异化计算
• 不依赖管线版本
• 官方更新频率高

劣势：

• 修改模板后需要重载节点编辑界面
• 切换模板有可能需要重连节点
• 原版模板生成的 shader 无法跨管线运行
• HDRP 支持度严重不够
• 官方模板对管线特性支持不够标准

模板位置：

AmplifyShaderEditorPluginsEditorTemplates

Shader Graph

基于 C#，但生成 .shadergraph 格式的中间文件用于存储节点信息，动态编译成 shader 使用

优势：

• 原生支持跨管线
• 基于 C# 的模板生成可以进行更高级的定制
• 定制管线时需要针对模板的修改可以自动应用到所有 SG shader 中，可维护性非常高

劣势：

• 跨管线时面板参数不统一，不支持管线差异化计算
• 最终文件是黑盒，无法立即切换成代码，调试麻烦
• 官方更新频率非常低，受引擎及管线版本限制且内容不痛不痒
• 2021 以前不支持顶点计算
• 自定义函数不支持 inout，变量名必须带精度后缀
• 仅支持 4 套 UV
• URP 不支持 Tessellation

模板位置：

HDRP

com.unity. render-pipelines.high-definitionEditorMaterialShaderGraph

URP

com.unity.render-pipelines.universalEditorShaderGraph

Shader Forge

优点:

• 可视化做好了很多shader工具，只要图形化拖入过来就可以了
• 可以快速看到shader效果

缺点:

• 对于初学者而言，shade graph 此类图像化工具并不能降低shader的开发难度
• Shader graph是自动生成shader代码，生成的shader代码可能性能并不好
• 节点过多时可读性变差，项目使用中，多种效果共同部分无法复用
• 由于是美术使用居多，通常易出现冗余指令和低效执行代码

四、总结与选择

1. ASE 生成的是明文shader文件，可以自行修改调整部分不合理的生成。 Shader Graph也能看到他生成的shader，但是设计上unity尽量希望黑盒，不想让你看到。
2. ASE 可以几条管线互相切，Shader Graph只能urp下使用。
3. ASE兼容所有Shader Graph的节点和参数。

Shader Graph属于unity内置的着色器可视化的工具，因此会更加的简便。并且有个说法叫既然官方有自己的shader可视化编辑器，那当然是用官方自己的了可视化编辑器了。

Shader Forge 和 Amplify Shader Editor都是从资源商店就能获取的unity 资源包，且不是免费的。这两者的功能都比Shader Graph多，体现在节点更多，因此可自定义的东西也会更加丰富。但目前Shader Forge已经停止更新包内容了。

如果目前要在两种中选一个的话，更加推荐使用Amplify Shader Editor。Shader Forge 和 ASE这两个都能通过节点连接的方式自定义光照模型，但Shader Graph就没有能自定义光照模型，因为Shader Graph中没有光照相关的节点，并且Shader Graph只有两种一种PBR和无光照两种shader模板。

unity shader可视化工具在实现效果的时候是更加的快捷方便，很容易出效果。但是节点过多也会导致项目的性能变差，因此使用unity shader可视化工具来快速实现效果还是可以的，在实际项目中更加推荐手写shader代码。如果不了解shader底层基础知识，即使有节点式的shader可视化工具也是不会进行shader开发的。这就好比有shader可视化是开车，手写代码是走路，要说速度快肯定是开车；但说哪个起到运动作用还得是走路的方式。

无论选择哪一方，都务必掌握基本的代码能力，连连看只能提高效率，黑盒永远不可信。