1.【UnityShader】3D拾取（PickBuffer）（19）
2.UnityShader 基础（29）-球面朝向映射（Matcap）-视角法线与平面反射
3.UnityShader 透明度混合（Alpha Blend）
4.unity urp源码学习一（渲染流程）
5.UnityShaderBillBoard(公告牌)原理和实现
6.UnityShader 基础（13）-高光渐变-Phong-Blinn高光与Shader分支
【UnityShader】3D拾取（PickBuffer）（19）
这篇文章讲述了如何在Unity URP 环境中使用PickBuffer技术实现3D场景中的鼠标拾取物体功能。首先，作者提到尽管射线检测常被提及，但通过渲染方式也能达成目标，这被称为PickBuffer。核心思想是音乐留言源码将每个渲染物体赋予一个唯一的ID，编码为颜色并渲染到RenderTexture上。
具体步骤包括创建PickBufferManager来管理颜色与物体映射，将物体ID直接与颜色数组对应，然后在渲染时通过Input类处理鼠标事件。接下来，需要创建自定义的PickBufferRenderFeature和RenderPass，将PickBufferManager的数据渲染到RenderTexture中，同时保持深度信息的准确性。创建一个Shader用于处理颜色渲染，以及一个RenderTexture用于存放PickBuffer数据。
在GPU Image回读阶段，通过Unity的接口读取RenderTexture，然后在PickBufferManager的Update函数中根据鼠标坐标获取目标物体的ID。通过在场景中添加辅助元素（如quad和标志物）进行调试，确保拾取功能正常工作。此外，文章还简要介绍了Unity原版描边功能的实现方法。
性能优化部分，通过对比PickBuffer和射线检测的性能，发现GPU Image回读是一个性能瓶颈。为了解决这个问题，作者考虑了只回读单个像素而非整个，利用Compute Shader来实现这一目标。最终，通过Compute Shader将鼠标坐标映射到单个像素颜色，成功地减少了性能开销。
总的来说，尽管Unity内置的PickBuffer功能可能在实际项目中并不常见，但它提供了一个学习和实践Unity渲染技术的好机会，鼓励读者在自己的渲染器中实现类似的功能。
UnityShader 基础（）-球面朝向映射（Matcap）-视角法线与平面反射
在Unity Shader中，有一种叫做Matcap的技术，它是一种快速模拟反射效果的便捷方法。Matcap源自于ZBrush，其原理是通过让物体表面的视角法线与Matcap球体表面的坐标方向对应，实现直观的反射效果展示。视角法线是一种特殊的法线，它依据摄像机视角定义，例如物体正面朝向正左时，视角法线的X值为1，正右则为-1，localappstore源码以此类推。
在处理法线数据时，需要注意缩放可能带来的影响，通过normalize()函数将其转换为标准的-1到1范围。然后，通过UV坐标映射，使用*0.5+0.5的转换方法和saturate()函数防止溢出，确保视角法线与UV对应。Matcap通常来自金属球体或鱼眼相机，被称为鱼眼图像，获取更多素材可以通过加入指定QQ群。
基础Matcap Shader代码中，可以引入_MatCapMipLevel来控制清晰度级别，以便在不同的LOD（Level of Detail）下显示。在处理纯平面物体时，反射效果会呈现出单一颜色，这是因为取色和反射取色规则不同。通过reflect()函数可以实现反射，但可能产生折返效果。通过调整法线数据，可以控制反射的强度和形状，如使用Pow()函数或自定义函数。
针对平面颜色一致问题，需要在顶点和法线到视角空间的转换中进行修正，确保法线方向在缩放时保持正确。通过这种方式，平面图像的反射效果得以改善。最后，可以结合曲率计算，混合平面和曲面的反射效果，创建更丰富的视觉效果。
总的来说，Matcap技术为Unity Shader提供了直观、高效的反射模拟，通过灵活的处理和组合，可以实现丰富多样的材质效果。
UnityShader 透明度混合（Alpha Blend）
透明度混合，即Alpha Blend，是Unity Shader中实现半透明效果的关键技术。其原理在于，利用当前片段的透明度值与已有颜色缓冲中的颜色进行混合，生成新的颜色值。值得注意的是，进行透明度混合时需要关闭深度写入，以确保正确渲染。在Unity Shader中，ichart源码通过Blend混合命令来实现这一功能。
BlendOp命令决定了混合操作的类型，若未指定，则默认为Add操作。例如，使用传统透明度混合命令：
上图与下方命令效果一致。通用混合公式为：finalValue = sourceFactor * sourceValue operation destinationFactor * destinationValue
具体到Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha命令，即：源Alpha通道与反Alpha通道进行混合。
为了实现传统透明效果，需考虑关闭深度写入可能产生的错误渲染问题。解决方法是分两个Pass渲染模型：第一个Pass开启深度写入，但不输出颜色，仅记录深度值；第二个Pass执行正常透明度混合。此方案虽增加渲染开销，但确保了模型间的正确透明效果。
使用ColorMask命令可控制颜色通道的写入，例如设置为ColorMask 0，表示该Pass不写入任何颜色通道，不输出颜色。
若需观察正方体内部或背面形状，需使用Cull指令控制剔除面的渲染。在Unity中，Cull指令默认执行背面剔除（Cull Back）。通过将渲染分为两个Pass，分别渲染背面和正面，确保正确的深度关系，实现双面渲染。
本文基于《Unity Shader入门精要》的学习笔记，加入了个人理解。如有错误，欢迎指正。
unity urp源码学习一（渲染流程）
sprt的一些基础:
绘制出物体的关键代码涉及设置shader标签（例如"LightMode" = "CustomLit"），以确保管线能够获取正确的shader并绘制物体。排序设置（sortingSettings）管理渲染顺序，如不透明物体从前至后排序，透明物体从后至前，以减少过绘制。逐物体数据的启用、动态合批和gpuinstance支持，以及主光源索引等配置均在此进行调整。
过滤规则（filteringSettings）允许选择性绘制cullingResults中的几何体，依据RenderQueue和LayerMask等条件进行过滤。
提交渲染命令是关键步骤，无论使用context还是commandbuffer，调用完毕后必须执行提交操作。例如，nanohttpd源码context.DrawRenderers()用于绘制场景中的网格体，本质上是执行commandbuffer以渲染网格体。
sprt管线的基本流程涉及context的命令贯穿整个渲染流程。例如，首次调用渲染不透明物体，随后可能调用渲染半透明物体、天空盒、特定层渲染等。流程大致如下：
多相机情况也通过单个context实现渲染。
urp渲染流程概览:
渲染流程始于遍历相机，如果是游戏相机，则调用RenderCameraStack函数。此函数区分base相机和Overlay相机：base相机遍历渲染自身及其挂载的Overlay相机，并将Overlay内容覆盖到base相机上；Overlay相机仅返回，不进行渲染操作。
RenderCameraStack函数接受CameraData参数，其中包含各种pass信息。添加pass到m_ActiveRenderPassQueue队列是关键步骤，各种pass类实例由此添加至队列。
以DrawObjectsPass为例，其渲染流程在UniversialRenderer.cs中实现。首先在Setup函数中将pass添加到队列，执行时，执行队列内的pass，并按顺序提交渲染操作。
UnityShaderBillBoard(公告牌)原理和实现
公告牌技术
公告牌技术是基于视角确定纹理矩形朝向的一种图形处理方法。它广泛应用于实现诸如草、烟、火、雾、爆炸、云等特殊效果。这一技术的核心在于建立一个基于视角的坐标系，通过旋转物体来保持纹理矩形在特定方向上固定，从而模拟各种动态效果。
公告牌原理
在实现公告牌技术时，需要记录物体在物体空间的顶点相对于原点的各方向位移。利用相机位置确定视线方向，从而确定物体的法向量（与视线方向相反且平行）。通过指定一个向上向量重建新的坐标系，并将顶点在原坐标系的位移转移至新坐标系建立旋转后的顶点位置，完成在物体空间下的旋转。
公告牌分类
屏幕对齐的广告牌是最简单的一种形式，其图像总是平行于屏幕，具有恒定的向上向量。摄像机将物体投影到与远近平面平行的cabal源码视图平面上。在这种类型的广告牌中，物体表面的法线为视图平面法线的相反方向。通常用于粒子系统或总是面向屏幕的文本。
Viewpoint-oriented广告牌则更为复杂。在这种情况下，向上的向量由相机本身的向上向量变为世界空间下的向上向量。通过与物体法向（与视线方向相反且平行）叉乘求得向右向量，最后使用物体法向与该向右向量叉乘求得物体最终准确的向上向量，完成新的坐标系的重建。这使得广告牌能够更好地模拟真实世界中的运动。
公告牌实现
在UnityShader中，实现公告牌技术可以通过编写特定的着色器代码来完成。参考《UnityShader入门精要（冯乐乐）》等资源，可以学习到具体的实现方法。在Unity中，物体的scale属性必须等比例缩放，且rotation属性全为0，才能确保广告牌达到预期效果。这确保了物体空间的向上向量与世界空间的向上向量同向平行。
公告牌技巧
虽然等比例缩放和旋转属性为0是推荐的做法，但也可以利用这些属性达到一些特殊效果，例如特定视角下的物体缩放。通过调整物体的scale属性在不同坐标轴上的比例，可以实现特定视角下物体形状的变化。这展示了公告牌技术的灵活性和多用途性。
UnityShader 基础（）-高光渐变-Phong-Blinn高光与Shader分支
本节将深入探讨UnityShader的基础，特别是关于高光渐变的两种实现方式：Phong高光模式与Blinn高光模式。首先，制作光照效果时，我们需要获取物体表面的法线向量，以及灯光方向与摄像机视角。
为了规范化矢量，我们将使用`normalize()`函数。在高光计算过程中，Phong与Blinn两种模式各有特点。Phong高光模式中，我们通过`reflect()`函数求取反射向量，并翻转灯光方向，接着计算反射方向与视角方向的点乘，将其结果与数值1对应红色，-1对应蓝色，以便直观观察计算结果。
而Blinn高光模式则提供了一种快速简化的方法。其核心在于将灯光与视角相加以获得高光方向，然后计算高光方向与表面法线之间的点乘，最终通过着色查看高光渐变的过程。
在总结部分，我们发现Phong算法在准确性方面具有优势，而Blinn算法则在速度上表现更快。无论是Phong还是Blinn算法，都能依据摄像机与视角的不同，产生不同的高光效果。
为了实现高光模式的灵活切换，可以使用Shader分支开关来控制Phong与Blinn高光模式的使用，需确保名称一致性。
接下来，我们将深入高光的调整，通过`pow()`函数对渐变过程进行修改，调整`_specularRange`的数值可以控制高光范围的大小。同时，通过调整`_specularIntensity`参数，可以提高高光的亮度。为了实现卡通硬边高光效果，可以使用`step()`阈值函数将数据转换为0或1。
最后，通过为高光添加`_specularColor`参数，我们可以为高光着色。将调整后的Shader代码与上一节的照明过程相加，即可实现高光与照明的混合效果。
UGUI源码阅读之Mask
Mask主要基于模版测试来进行裁剪，因此先来了解一下unity中的模版测试。
Unity Shader中的模版测试配置代码大致如上
模版测试的伪代码大概如上
传统的渲染管线中，模版测试和深度测试一般发生在片元着色器（Fragment Shader）之后，但是现在又出现了Early Fragment Test，可以在片元着色器之前进行。
Mask直接继承了UIBehaviour类，同时继承了ICanvasRaycastFilter和IMaterialModifier接口。
Mask主要通过GetModifiedMaterial修改graphic的Material。大致流程：
1.获取当前Mask的层stencilDepth
2.StencilMaterial.Add修改baseMaterial的模板测试相关配置，并将其缓存
3.StencilMaterial.Add设置一个unmaskMaterial，用于最后将模板值还原
MaskableGraphic通过MaskUtilities.GetStencilDepth计算父节点的Mask层数，然后StencilMaterial.Add修改模板测试的配置。
通过Frame Debugger看看具体每个batch都做了什么。先看第一个，是Mask1的m_MaskMaterial，关注Stencil相关的数值，白色圆内的stencil buffer的值设置为1
这个是Mask2的m_MaskMaterial，根据stencil的计算公式，Ref & ReadMask=1，Comp=Equal，只有stencil buffer & ReadMask=1的像素可以通过模板测试，即第一个白色圆内的像素，然后Pass=Replace，会将通过的像素写入模板值（Ref & WriteMask=3），即两圆相交部分模板值为3
这个是RawImage的Material，只有模板值等于3的像素可以通过模板测试，所以只有两个圆相交的部分可以写入buffer，其他部分舍弃，通过或者失败都不改变模板值
这是Mask2的unmaskMaterial，将两个圆相交部分的模板值设置为1，也就是还原Mask2之前的stencil buffer
这是Mask1的unmaskMaterial，将第一个圆内的模板值设置为0，还有成最初的stencil buffer
可以看到Mask会产生比较严重的overdraw。
2.drawcall和合批
每添加一个mask，一般会增加2个drawcall（加上mask会阻断mask外和mask内的合批造成的额外drawcall），一个用于设置遮罩用的stencil buffer，一个用于还原stencil buffer。
如图，同一个Mask下放置两个使用相同的RawImage，通过Profiler可以看到两个RawImage可以进行合批
如图，两个RawImage使用相同的，它们处于不同的Mask之下，但是只要m_StencilValue相等，两个RawImage还是可以进行合批。同时可以看到Mask1和Mask1 (1)，Mask2和Mask2 (1)也进行了合批，说明stencilDepth相等的Mask符合合批规则也可以进行合批。
StencilMaterial.Add会将修改后的材质球缓存在m_List中，因此调用StencilMaterial.Add在相同参数情况下将获得同一个材质球。
如何更高效的学习和编写UnityShader（工具+收藏分享帖）
分享一些高效编写Unity Shader的学习技巧和工具，希望能对大家有所帮助。以下工具与插件，均非与我有商业关系，不包含任何推广链接。
工具与插件：
1. 使用VScode + Shaderlab插件进行Shader编写。VScode快速且轻量，Shaderlab插件功能强大且持续更新。其引用查找功能极为便捷，如下图所示。
2. 使用翻译插件，如彩云小译，实现网页翻译、文献翻译、在线翻译，具备双语对照功能，帮助理解晦涩词汇。同时，支持PDF云端翻译，功能虽不完美，但在某些场景下仍能使用。
3. 推荐使用Github插件Sourcegraph，免费提供，用于查找引用和关键字，操作方便，效率高。
4. 笔记类软件方面，原本使用有道，但mac版本的搜索功能不佳，后改为语雀，体验良好。对于有道笔记能否一键迁移至语雀，目前未找到解决方案。
5. 使用taecg/ShaderReference工具，查询Shader语法大全，可联系作者请求新版本。
6. JetBrains Rider是一款强大的编辑器，最新版本支持Shader跳转功能，可快速查找引用和文件，功能强大。
白嫖圣地及学习资源：
1. 在个人书签中分享各种资源链接，由于篇幅限制，已移至Git仓库。
2. 探索其他白嫖资源，自行发掘和体验。
3. killop的书签，是一个宝藏资源，收藏了大量总结文档，值得深入学习。
持续更新中...
UnityShader 曲面细分着色器（Tessellation Shader）（）
UnityShader曲面细分着色器（Tessellation Shader）详解（）
在深入理解几何着色器后，曲面细分着色器（Tessellation Shader，简称TS）是另一个值得探索的领域。它利用GPU技术对网格中的三角形进行精细的细分，以提升模型表面的细节。TS并非独立的着色器，而是由壳着色器（HullShader）、域着色器（DomainShader）和镶嵌器阶段（Tessellation Stage）组成的一个概念。嵌套在这一过程中的常量外壳着色器（Constant Hull Shader）负责计算细分因子。
Hull Shader作为传递着色器，接收输入的控制点，并根据指定的参数，如细分模式（整数或非整数）、输出顶点数量等，输出控制点。控制点的设置决定了细分形状，就如同贝塞尔曲线中的控制点定义了曲线的形态。
Constant Hull Shader主要负责确定每个边的细分因子，影响细分后顶点的数量。细分因子的动态调整，如根据摄像机距离，是通过简单的归一化算法实现的，以实现LOD（层次细节）效果。
Domain Shader则是执行细分的阶段，计算细分后的顶点位置，并进行MVP变换。这个阶段的输出是新的顶点坐标，它们在原始网格的基础上进行了插值计算。
TS的执行流程在渲染管线中表现为：Vertex Shader -> Tessellation Shader -> Fragment Shader。在实际项目中，TS可以与几何着色器（GS）结合，增加更多的几何处理可能性。
虽然TS看似复杂，但理解和应用它有助于技术工具的掌握。通过HeightMap案例，我们可以看到TS如何在地形细节上发挥作用，但具体应用到实际项目中的细节仍需进一步学习和实践。
UnityShaderBlur 模糊（5）
本节介绍模糊算法。模糊、边沿查找本质是一个滤波器，使用低通滤波/高通滤波来完成图像处理的目的。这些似乎涉及CV（计算机视觉）的研究范围，本文旨在展示如何在Unity中实现模糊效果，而非深入研究“信号与系统”的理论知识。做工程讲究实用性，能用即可。 后续更新：在Unity中实现模糊算法的步骤。一、在Unity中的前期准备
在上一节中，我们了解到如何在Unity URP中实现后处理效果。为了扩展PostProcessing相关组件（现在称为Volume），我们需要编写一个cs脚本，继承于VolumeComponent。Volume组件包含了常用的后处理特效，如Bloom（辉光）与ToneMapping（色调映射），可以显著提升画面效果。尽管Volume组件本身没有提供模糊功能，我们可以通过自定义实现。二、模糊算法实现
虽然高斯模糊是模糊算法的代表，但还有其他方式，如方框模糊、径向模糊、双重模糊、Kawase模糊等。本节将实现其中几种自认为实用的模糊效果。1. 模糊的本质
当我们感觉图像“模糊”时，实际上是因为像素点的颜色受到周围区域颜色的影响，使得像素点的“对比度”下降，颜色特征不鲜明。这种现象可以类比于人眼在远视状态下的视觉体验，物体反射的光线无法聚焦在视网膜上，形成多个“重影”，增加了模糊感。在图像处理中，模糊算法通过“污染”像素点的颜色，达到“模糊”效果。2. Kawase Blur
Kawase模糊采用动态卷积核来提升效率，不同于高斯模糊或方框模糊中的恒定卷积核。其核心思路是对距离当前像素较远的位置进行采样，并在两个大小相等的纹理之间进行乒乓式的blit操作。通过随迭代次数移动的blur kernel，实现更加灵活且高效的模糊效果。3. Dual Blur
双重模糊通过降采样和升采样过程实现，即在blit过程中进行图像大小的调整。相比于Kawase模糊，双重模糊在实现上更加复杂，但能提供不同场景下的模糊效果。4. Radial Blur
为了在图像中产生“速度感”和“打击感”，径向模糊是最常用的技术。通过在指定方向上进行模糊处理，可以模拟出物体移动或光线照射的效果。实现径向模糊时，需要调整纹理和采样方向，以达到预期的视觉效果。小结
通过上述方法，我们能够在Unity URP中实现常见的模糊算法。在实际应用中，可以根据需求选择最合适的模糊类型，例如，Kawase模糊在性能和效果上通常被认为是一个不错的选择。模糊算法在后处理中有着广泛的应用，如体积光处理，能够有效提升场景的视觉效果。
