表面着色器放在CGPROGRAM .. ENDCG块里面，就像其他的着色器一样。区别是：

它必须嵌在子着色器(SubShader)块里面。而不是Pass块里面。表面着色器( Surface shader)将在多重通道(multiple passes)内编译自己。

它使用的 #pragma surface…指令，以声明它是一个表面着色器(surface shader)。

#pragma surface surfaceFunction lightModel [optionalparams]

surfaceFunction – 表示Cg函数中有表面着色器(surface shader)代码。这个函数的格式应该是这样：void surf (Input IN,inout SurfaceOutput o)， Input是你自己定义的结构。Input结构中应该包含所有纹理坐标(texture coordinates)和和表面函数(surfaceFunction)所需要的额外的必需变量。

lightModel -在光照模式中使用。内置的是Lambert (diffuse)和 BlinnPhong (specular)。如果想编写自己的光照模式，请参考：自定义光照模式。

Optionalparams可选参数：

  • alpha 透明( Alpha)混合模式。使用它可以写出半透明的着色器。
  • alphatest:VariableName 透明( Alpha)测试模式。使用它可以写出 镂空效果的着色器。镂空大小的变量(VariableName)是一个float型的变量。
  • vertex:VertexFunction 自定义的顶点函数(vertex function)。请参考范例：树皮着色器(Tree Bark shader)。
  • finalcolor:ColorFunction 自定义的最终颜色函数(final color function)。 请参考范例：表面着色器例子(Surface Shader Examples)。
  • exclude_path:prepass or exclude_path:forward 使用指定的渲染路径，不需要生成通道。
  • addshadow 添加阴影投射 & 收集通道(collector passes)。通常用自定义顶点修改，使阴影也能投射在任何程序的顶点动画上。
  • dualforward 在正向(forward)渲染路径中使用双重光照贴图(dual lightmaps)。
  • fullforwardshadows 在正向(forward)渲染路径中支持所有阴影类型。
  • decal:add 添加贴花着色器(decal shader) (例如： terrain AddPass)。
  • decal:blend 混合半透明的贴花着色器(Semitransparent decal shader)。
  • softvegetation 使表面着色器(surface shader)仅能在Soft Vegetation打开时渲染。
  • noambient 不适用于任何环境光照(ambient lighting)或者球面调和光照(spherical harmonics lights)。
  • novertexlights 在正向渲染(Forward rendering)中不适用于球面调和光照(spherical - harmonics lights)或者每个顶点光照(per-vertex lights)。
  • nolightmap 在这个着色器上禁用光照贴图(lightmap)。(适合写一些小着色器)
  • nodirlightmap 在这个着色器上禁用方向光照贴图(directional lightmaps)。 (适合写一些小着色器)。
  • noforwardadd 禁用正向渲染添加通道(Forwardrendering additive pass)。 这会使这个着色器支持一个完整的方向光和所有光照的per-vertex/SH计算。(也是适合写一些小着色器).
  • approxview 着色器需要计算标准视图的每个顶点(per-vertex)方向而不是每个像索(per-pixel)方向。 这样更快，但是视图方向不完全是当前摄像机(camera) 所接近的表面。
  • halfasview 在光照函数(lighting function)中传递进来的是half-direction向量，而不是视图方向(view-direction)向量。 Half-direction会计算且会把每个顶点(per vertex)标准化。这样做会很快，但不完全准确。

Surface Shader input structure 表面着色器输入结构

Input 这个输入结构通常拥有着色器需要的所有纹理坐标(texture coordinates)。纹理坐标(Texture coordinates)必须被命名为“uv”后接纹理(texture)名字。(或者uv2开始，使用第二纹理坐标集)

可以在输入结构中附加一些值：

  • float3 viewDir 视图方向( view direction)值。为了计算视差效果(Parallax effects)，边缘光照(rim lighting)等，需要包含视图方向( view direction)值。
  • float4 with COLOR semantic每个顶点(per-vertex)颜色的插值。
  • float4 screenPos 屏幕空间中的位置。 为了反射效果，需要包含屏幕空间中的位置信息。比如在Dark Unity中所使用的 WetStreet着色器。
  • float3 worldPos 世界空间中的位置。
  • float3 worldRefl 世界空间中的反射向量。如果表面着色器(surface shader)不写入法线(o.Normal)参数，将包含这个参数。 请参考这个例子：Reflect-Diffuse 着色器。
  • float3 worldNormal 世界空间中的法线向量(normal vector)。如果表面着色器(surface shader)不写入法线(o.Normal)参数，将包含这个参数。
  • float3 worldRefl; INTERNAL_DATA 世界空间中的反射向量。如果表面着色器(surface shader)不写入法线(o.Normal)参数，将包含这个参数。为了获得基于每个顶点法线贴图( per-pixel normal map)的反射向量(reflection vector)需要使用世界反射向量(WorldReflectionVector (IN, o.Normal))。请参考这个例子： Reflect-Bumped着色器。
  • float3 worldNormal; INTERNAL_DATA 世界空间中的法线向量(normal vector)。如果表面着色器(surface shader)不写入法线(o.Normal)参数，将包含这个参数。为了获得基于每个顶点法线贴图( per-pixel normal map)的法线向量(normal vector)需要使用世界法线向量(WorldNormalVector (IN, o.Normal))。

表面着色器(Surface Shader)的标准输出结构是这样的：

struct SurfaceOutput
{
half3 Albedo;             //反射率
half3 Normal;            //法线
half3 Emission;         //自发光，用于增强物体自身的亮度，使之看起来好像可以自己发光
half Specular;            //镜面
half Gloss;                  //光泽
half Alpha;                 //透明
};

表面着色器中的自定义光照模式

当你在编写表面着色器的时候，你是描述一个表面的属性(反射率颜色，法线，…)和通过计算光照模式来计算灯光的相互作用。内置的光照模式是 Lambert (漫反射光diffuse lighting) 和 BlinnPhong (镜面反射光(高光)specular lighting)。

有时你也许会想使用自定义光照模式( custom lighting model)。这在表面着色器(surface shader)中是可以做到的。光照模式(lighting model)无外乎是几个Cg/HLSL函数的组合。内置的 Lambert 和 BlinnPhong定义在 Lighting.cginc文件中。(这个文件的位置在 windows系统下：{unity安装路径}/Data /CGIncludes /Lighting.cginc，Mac系统下： /Applications/Unity/Unity.app/Contents/CGIncludes/Lighting.cginc)

光照模式是一个以Lighting开头与名字组合在一起的合乎规范的函数。你可以在你的着色器文件(shader file)或导入文件(included files)中的任何一个地方声明它。这个函数是：

  1. half4 LightingName (SurfaceOutput s, half3 lightDir, half atten);这是在正向渲染路径(forward rendering path)中使用的光照模式。它不是取决于视图方向的(view direction)。例如：漫反射(diffuse)。
  2. half4 LightingName (SurfaceOutput s, half3 lightDir, half3 viewDir, half atten);这是在正向渲染路径(forward rendering path)中使用的光照模式。它取决于视图的方向(view direction)。
  3. half4 LightingName_PrePass (SurfaceOutput s, half4 light); 这是在延时光照路径(deferred lighting path)中使用的。
    请注意：你不要声明所有的函数。一个光照模式(lighting model)要么使用视图方向(view direction)要么不使用。同样的，如果光照模式(lighting model)在延时光照(deferred lighting)中不工作,你只要不声明成 _PrePass(第三个)函数就好了。那么所有的着色器在使用它的时候只会在正向渲染(forward rendering)中编译。

当定向解码光照贴图用于向前/延迟光照中的光照函数，或类似的函数中时，需要进行定制。使用下面函数中的一个取决于你的光照模式(light model)是否依赖视图方向(view direction)。这两个函数将自动处理正向和延时光照路径(forward and deferred lighting rendering paths)。

  1. half4 LightingName_DirLightmap (SurfaceOutput s, fixed4 color, fixed4 scale, bool surfFuncWritesNormal);这是使用的不依赖于视图方向(view direction)的光照模式(light model)。例如：漫反射(diffuse)。
  2. half4 LightingName_DirLightmap (SurfaceOutput s, fixed4 color, fixed4 scale, half3 viewDir, bool surfFuncWritesNormal, out half3 specColor);这是使用的依赖于视图方向(view direction)的光照模式(light model)。
    Surface Shader Lighting Examples 表面着色器光照示例