Lv.1 Unity主线：Built-in Shader结构速览

Created on December 21, 2025

2025   ·   shader   rendering   unity   ·   TAMonth01

基本结构

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SubShader Tags

Render Type

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Queue

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LOD



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SubShader
{
    LOD 300  // ← 这就是LOD关键字
    Pass { }
}

 


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// C#代码中设置 Shader.globalMaximumLOD = 200;
// 只使用LOD<=200的SubShader

选择规则： 如果设置 Shader.globalMaximumLOD = 200 SubShader LOD 300 ← 跳过（超过限制） SubShader LOD 200 ← ✅ 使用这个 SubShader LOD 100 ← 不会用到（因为已经找到合适的）

Unity内置Shader的LOD标准

Unity官方推荐的LOD值

| LOD值 | 质量等级 | 示例Shader | | —- | —- | ——————————- | | 600+ | 最高质量 | 物理基础渲染 + 曲面细分 | | 500 | 非常高 | VertexLit + 所有像素光 | | 300 | 高 | Diffuse + Specular + Normal Map | | 200 | 中 | Diffuse + Specular | | 150 | 中低 | Diffuse + 简化光照 | | 100 | 低 | Vertex Lit（顶点光照） | | 50 | 最低 | 无光照 | Unity内置Shader的LOD值：

Standard Shader = 300 Bumped Specular = 300 Bumped Diffuse = 200 Diffuse = 200 Specular = 200 VertexLit = 100 Unlit = 100

IgnoreProjector

忽略投影



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Tags { "IgnoreProjector"="True" }

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ForceNoShadowCasting



1

 
Tags { "ForceNoShadowCasting"="True" }

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DisableBatching



1

 
Tags { "DisableBatching"="True" }

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PreviewType

细节面板预览形状



1

 
Tags { "PreviewType"="Plane" }

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CanUseSpriteAtlas



1

 
Tags { "CanUseSpriteAtlas"="True" }

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Pass Tags

LightMode

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RequireOptions

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PassFlags

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Pass keyworld

Cull

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ZTest

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// 普通物体（默认）
Pass
{
    ZTest LEqual  // 近的覆盖远的
}

// 透视效果（X光）
Pass
{
    ZTest Greater  // 只显示被遮挡的部分
    
    CGPROGRAM
    fixed4 frag() : SV_Target
    {
        return fixed4(1, 0, 0, 0.5);  // 半透明红色
    }
    ENDCG
}

// UI/屏幕空间效果
Pass
{
    ZTest Always  // 忽略深度，总是显示
}

// 描边效果（两个Pass）
// Pass 1: 正常渲染
Pass
{
    ZTest LEqual
    CGPROGRAM
    // 正常渲染
    ENDCG
}

// Pass 2: 描边
Pass
{
    ZTest Greater  // 只渲染被遮挡的部分作为描边
    CGPROGRAM
    // 放大模型，渲染边缘
    ENDCG
}

ZWrite

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Blend 混合模式



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// 基础语法
Blend SrcFactor DstFactor
Blend SrcFactor DstFactor, SrcFactorA DstFactorA  // 分别控制RGB和Alpha

// 高级语法
BlendOp Add/Sub/RevSub/Min/Max  // 混合操作

混合因子：

因子 含义
One 1
Zero 0
SrcColor 源颜色
SrcAlpha 源Alpha
DstColor 目标颜色
DstAlpha 目标Alpha
OneMinusSrcColor 1 - 源颜色
OneMinusSrcAlpha 1 - 源Alpha
OneMinusDstColor 1 - 目标颜色
OneMinusDstAlpha 1 - 目标Alpha

混合公式：



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最终颜色 = (源颜色 * SrcFactor) BlendOp (目标颜色 * DstFactor)

常用混合模式



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// 1. 标准Alpha混合（透明）⭐⭐⭐⭐⭐
Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha
// 最终 = 源颜色 * 源Alpha + 目标颜色 * (1 - 源Alpha)

// 2. 加法混合（发光、粒子）⭐⭐⭐⭐⭐
Blend One One
// 最终 = 源颜色 + 目标颜色

Blend SrcAlpha One  // 柔和的加法
// 最终 = 源颜色 * 源Alpha + 目标颜色

// 3. 乘法混合（阴影、滤镜）⭐⭐⭐
Blend DstColor Zero
// 最终 = 目标颜色 * 源颜色

Blend Zero SrcColor  // 等价写法
// 最终 = 源颜色 * 目标颜色

// 4. 正片叠底（Photoshop的Multiply）
Blend DstColor SrcColor
// 最终 = 源颜色 * 目标颜色 + 目标颜色 * 源颜色

// 5. 减法混合⭐⭐
BlendOp Sub
Blend One One
// 最终 = 源颜色 - 目标颜色

BlendOp RevSub
Blend One One
// 最终 = 目标颜色 - 源颜色

// 6. 最小值/最大值
BlendOp Min
Blend One One
// 最终 = min(源颜色, 目标颜色)

BlendOp Max
Blend One One
// 最终 = max(源颜色, 目标颜色)

// 7. 预乘Alpha
Blend One OneMinusSrcAlpha
// 用于已经预乘了Alpha的纹理

// 8. 柔光（Soft Additive）
Blend OneMinusDstColor One
// 亮处更亮，暗处影响小

// 9. 线性减淡（Screen）
Blend OneMinusDstColor One
Blend One OneMinusSrcColor

实际应用示例：



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// 火焰粒子（加法混合）
Pass
{
    ZWrite Off
    Blend SrcAlpha One  // 柔和加法
    
    CGPROGRAM
    fixed4 frag() : SV_Target
    {
        fixed4 col = tex2D(_MainTex, i.uv);
        col.rgb *= _TintColor.rgb * 2;  // 增强亮度
        return col;
    }
    ENDCG
}

// 玻璃（标准透明）
Pass
{
    ZWrite Off
    Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha
    
    CGPROGRAM
    fixed4 frag() : SV_Target
    {
        fixed4 col = tex2D(_MainTex, i.uv);
        col.a = 0.3;  // 30%透明度
        return col;
    }
    ENDCG
}

// 阴影投射（乘法混合）
Pass
{
    ZWrite Off
    Blend DstColor Zero  // 正片叠底
    
    CGPROGRAM
    fixed4 frag() : SV_Target
    {
        return fixed4(0.5, 0.5, 0.5, 1);  // 50%变暗
    }
    ENDCG
}

ColorMask(颜色遮罩)



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ColorMask RGB   // 写入RGB（默认）
ColorMask A     // 只写入Alpha
ColorMask 0     // 不写入任何颜色
ColorMask RGBA  // 写入所有通道

// 组合使用
ColorMask R     // 只写红色
ColorMask RG    // 写红色和绿色
ColorMask BA    // 写蓝色和Alpha

应用场景：



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// 只写深度，不写颜色（透明物体预处理）
Pass
{
    ZWrite On
    ColorMask 0  // 不写任何颜色
}

// 只写Alpha通道
Pass
{
    ColorMask A
    CGPROGRAM
    fixed4 frag() : SV_Target
    {
        return fixed4(0, 0, 0, _Alpha);
    }
    ENDCG
}

// 模板缓冲配合使用
Pass
{
    ColorMask 0  // 不写颜色
    
    Stencil
    {
        Ref 1
        Comp Always
        Pass Replace
    }
}

Offset（深度偏移）



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Offset Factor, Units

作用：

  • 调整深度值，避免Z-Fighting（深度冲突）
  • Factor：基于多边形斜率的偏移
  • Units：固定单位偏移

应用场景：



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// 贴花（Decal）
Pass
{
    Offset -1, -1  // 向相机方向偏移，避免Z-Fighting
    
    CGPROGRAM
    // 渲染贴花
    ENDCG
}

// 描边效果
Pass
{
    Cull Front
    Offset 1, 1  // 向后偏移
    
    CGPROGRAM
    // 渲染背面作为描边
    ENDCG
}

Stencil（模板缓冲）



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Stencil
{
    Ref [_RefValue]         // 参考值（0-255）
    ReadMask [_ReadMask]    // 读取遮罩（默认255）
    WriteMask [_WriteMask]  // 写入遮罩（默认255）
    
    Comp [comparison]       // 比较函数
    Pass [stencilOp]        // 测试通过时的操作
    Fail [stencilOp]        // 测试失败时的操作
    ZFail [stencilOp]       // 深度测试失败时的操作
}

比较函数（Comp）：

  • Never - 永不通过
  • Less - 小于
  • Equal - 等于
  • LEqual - 小于等于
  • Greater - 大于
  • NotEqual - 不等于
  • GEqual - 大于等于
  • Always - 总是通过

操作（Pass/Fail/ZFail）：

  • Keep - 保持不变
  • Zero - 设为0
  • Replace - 替换为Ref值
  • IncrSat - 加1（饱和，最大255）
  • DecrSat - 减1（饱和，最小0）
  • Invert - 按位取反
  • IncrWrap - 加1（循环）
  • DecrWrap - 减1（循环）

实际应用：遮罩效果



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// 示例1：遮罩与被遮罩物体

// 遮罩物体（写入模板值）
Shader "Custom/StencilMask"
{
    SubShader
    {
        Tags { "Queue"="Geometry-1" }  // 先渲染
        
        Pass
        {
            ZWrite Off
            ColorMask 0  // 不写颜色
            
            Stencil
            {
                Ref 1
                Comp Always
                Pass Replace  // 写入模板值1
            }
            
            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag
            
            float4 frag() : SV_Target
            {
                return 0;
            }
            ENDCG
        }
    }
}

// 被遮罩物体（只在遮罩内显示）
Shader "Custom/StencilObject"
{
    SubShader
    {
        Tags { "Queue"="Geometry" }
        
        Pass
        {
            Stencil
            {
                Ref 1
                Comp Equal  // 只在模板值等于1的地方渲染
            }
            
            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag
            
            fixed4 frag() : SV_Target
            {
                return fixed4(1, 0, 0, 1);
            }
            ENDCG
        }
    }
}

示例2：描边效果



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SubShader
{
    // Pass 1: 写入模板
    Pass
    {
        Stencil
        {
            Ref 1
            Comp Always
            Pass Replace
        }
        
        CGPROGRAM
        // 正常渲染物体
        ENDCG
    }
    
    // Pass 2: 描边（只在物体外部）
    Pass
    {
        Cull Front
        
        Stencil
        {
            Ref 1
            Comp NotEqual  // 不等于1的地方（物体外部）
        }
        
        CGPROGRAM
        // 放大并渲染描边
        v.vertex.xyz += v.normal * _OutlineWidth;
        ENDCG
    }
}

示例3：传送门效果



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// 传送门遮罩
Shader "Custom/PortalMask"
{
    SubShader
    {
        Pass
        {
            ZWrite Off
            ColorMask 0
            
            Stencil
            {
                Ref 1
                Comp Always
                Pass Replace
            }
        }
    }
}

// 传送门另一侧的场景
Shader "Custom/PortalView"
{
    SubShader
    {
        Pass
        {
            Stencil
            {
                Ref 1
                Comp Equal
            }
            
            CGPROGRAM
            // 渲染另一个场景
            ENDCG
        }
    }
}

AlphaToMask（Alpha转遮罩）



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AlphaToMask On   // 开启（MSAA时有效）
AlphaToMask Off  // 关闭（默认）

作用：

  • 将Alpha值转换为覆盖遮罩
  • 用于抗锯齿（需要开启MSAA）
  • 适合植被等Alpha Test物体

应用场景：



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// 树叶Shader（更好的边缘）
Pass
{
    AlphaToMask On
    
    CGPROGRAM
    fixed4 frag() : SV_Target
    {
        fixed4 col = tex2D(_MainTex, i.uv);
        clip(col.a - _Cutoff);
        return col;
    }
    ENDCG
}

Conservative（保守光栅化）



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Conservative True   // 开启保守光栅化
Conservative False  // 关闭（默认）

作用：

  • 高级功能，确保三角形完全覆盖的像素都被渲染
  • 需要硬件支持

常见组合总结

效果类型 Cull ZTest ZWrite Blend
不透明物体 Back LEqual On Off
标准透明 Back LEqual Off SrcAlpha OneMinusSrcAlpha
加法粒子 Off LEqual Off One One
描边 Front LEqual On Off
UI Off Always Off SrcAlpha OneMinusSrcAlpha
天空盒 Front LEqual Off Off
X光透视 Back Greater Off SrcAlpha OneMinusSrcAlpha

target

Shader Model版本，可以省略。Unity会使用默认值：target 2.5

语法



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#pragma target 2.0  // 指定最低Shader Model版本
#pragma target 2.5
#pragma target 3.0
#pragma target 3.5
#pragma target 4.0
#pragma target 4.5
#pragma target 5.0
#pragma target 6.0

Unity的Shader Model版本对照

Unity Target Shader Model 对应年代 平台支持 关键功能
2.0 SM 2.0 2004 所有平台 基础着色器
2.5 SM 2.0扩展 2005 PC, Console 更多指令
3.0 SM 3.0 2006 PC, Console, 高端移动 MRT, 更多插值器
3.5 (GL ES 3.0) SM 3.0+ 2012 现代移动 MRT, Compute Shader
4.0 SM 4.0 2008 DX10+ 几何着色器
4.5 SM 4.5 2009 DX11+ 曲面细分
5.0 SM 5.0 2011 DX11+ 完整Compute Shader
6.0 SM 6.0 2018 DX12, Vulkan 光线追踪、Mesh Shader

顶点/片元着色器

结构体



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struct appdata
{
    float4 vertex : POSITION;   // 顶点位置
    float3 normal : NORMAL;     // 法线
    float4 tangent : TANGENT;   // 切线
    float2 uv : TEXCOORD0;      // UV0
    float2 uv1 : TEXCOORD1;     // UV1（光照贴图）
    float4 color : COLOR;       // 顶点颜色
};

完整的顶点输入语义列表：

语义 含义 数据类型
POSITION 顶点位置（模型空间） float4
NORMAL 法线（模型空间） float3
TANGENT 切线（模型空间） float4
TEXCOORD0 第一套UV float2/float4
TEXCOORD1 第二套UV（光照贴图） float2/float4
TEXCOORD2 第三套UV float2/float4
TEXCOORD3 第四套UV float2/float4
COLOR 顶点颜色 float4
SV_VertexID 顶点ID uint
SV_InstanceID 实例ID（GPU Instancing） uint

TEXCOORD的数量限制

不同Shader Model的支持

Shader Model 2.0：

  • 最多8个TEXCOORD（0-7）
  • 每个最多float4
  • 总共32个float Shader Model
  • 3.0：
  • 最多10个TEXCOORD（0-9）
  • 每个最多float4
  • 总共40个float Shader Model
  • 4.0+：
  • 最多16个插值器 - 使用不同的命名（但TEXCOORD仍然有效） Unity默认：

pragma target 2.5

  • 支持10个TEXCOORD（0-9） 如果需要更多：

pragma target 3.0 或更高

完整支持表

Shader Model TEXCOORD数量 每个类型 总float数 Unity target
SM 2.0 8 (0-7) float4 32 target 2.0
SM 2.5 10 (0-9) float4 40 target 2.5（默认）
SM 3.0 10 (0-9) float4 40 target 3.0
SM 4.0+ 16 float4 64 target 4.0+

片元输出语义



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fixed4 frag(v2f i) : SV_Target  // ← 输出到渲染目标
{
    return fixed4(1, 0, 0, 1);  // 输出红色
}

常用输出语义： 这里语义主要是声明在Struct中的，片元后面默认就SV_Target或者说是SV_Target0，如果多输出的话就可以不写

语义 含义 用途
SV_Target 渲染目标0 输出颜色到屏幕
SV_Target0 渲染目标0 同上（明确写0）
SV_Target1 渲染目标1 多渲染目标（MRT）
SV_Target2 渲染目标2 MRT
SV_Target3 渲染目标3 MRT
SV_Depth 深度值 自定义深度
COLOR 颜色（旧版） 被SV_Target取代

延迟管线

多输出是使用延迟管线，先输出各个图，然后一起计算光照



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// 必须用结构体 + MRT（但还是一个Pass！）
struct GBufferOutput
{
    fixed4 albedo : SV_Target0;
    fixed4 specular : SV_Target1;
    fixed4 normal : SV_Target2;
    fixed4 emission : SV_Target3;
};

GBufferOutput frag(v2f i)
{
    GBufferOutput o;
    o.albedo = tex2D(_MainTex, i.uv);
    o.specular = tex2D(_SpecMap, i.uv);
    o.normal = UnpackNormal(tex2D(_BumpMap, i.uv));
    o.emission = _Emission;
    return o;  // 同时输出4个值，只调用一次！
}

实现方法参考



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SubShader
{
    Pass
    {
        CGPROGRAM
        #pragma vertex vert
        #pragma fragment frag
        #pragma target 3.0  // MRT需要SM3.0+
        
        sampler2D _MainTex;
        
        struct v2f
        {
            float4 pos : SV_POSITION;
            float2 uv : TEXCOORD0;
            float3 normal : TEXCOORD1;
            float depth : TEXCOORD2;
        };
        
        v2f vert(appdata_base v)
        {
            v2f o;
            o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
            o.uv = v.texcoord;
            o.normal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal);
            o.depth = o.pos.z;
            return o;
        }
        
        // 定义多输出结构体
        struct FragOutput
        {
            fixed4 albedo : SV_Target0;  // 输出到RT0
            fixed4 normal : SV_Target1;  // 输出到RT1
            fixed4 depth : SV_Target2;   // 输出到RT2
        };
        
        // 一次frag调用，同时输出3个值
        FragOutput frag(v2f i)
        {
            FragOutput o;
            
            // 同时计算所有数据
            o.albedo = tex2D(_MainTex, i.uv);
            o.normal = fixed4(normalize(i.normal) * 0.5 + 0.5, 1);
            o.depth = fixed4(i.depth, i.depth, i.depth, 1);
            
            // 一次return，同时输出到3个RT
            return o;
        }
        ENDCG
    }
}

// 优点：
// - 只执行一次顶点着色器
// - 只执行一次frag函数
// - GPU硬件支持，非常高效
// - 这就是延迟渲染的基础

C#端如何接收多渲染目标



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using UnityEngine;

public class MRTExample : MonoBehaviour
{
    public Shader mrtShader;
    private Material mrtMaterial;
    
    private RenderTexture rt0;  // Albedo
    private RenderTexture rt1;  // Normal
    private RenderTexture rt2;  // Depth
    
    void Start()
    {
        // 创建3个RenderTexture
        rt0 = new RenderTexture(512, 512, 0);
        rt1 = new RenderTexture(512, 512, 0);
        rt2 = new RenderTexture(512, 512, 0);
        
        mrtMaterial = new Material(mrtShader);
    }
    
    void OnRenderImage(RenderTexture source, RenderTexture destination)
    {
        // 设置多渲染目标（MRT）
        RenderBuffer[] colorBuffers = new RenderBuffer[3];
        colorBuffers[0] = rt0.colorBuffer;  // SV_Target0
        colorBuffers[1] = rt1.colorBuffer;  // SV_Target1
        colorBuffers[2] = rt2.colorBuffer;  // SV_Target2
        
        // 一次Graphics.Blit，同时输出到3个RT
        Graphics.SetRenderTarget(colorBuffers, rt0.depthBuffer);
        Graphics.Blit(source, mrtMaterial);
        
        // 现在rt0、rt1、rt2都已经填充了数据
        // 只调用了一次frag函数！
        
        // 显示结果
        Graphics.Blit(rt0, destination);  // 显示Albedo
    }
    
    // 调试：显示3个RT
    void OnGUI()
    {
        GUI.DrawTexture(new Rect(0, 0, 256, 256), rt0);
        GUI.DrawTexture(new Rect(256, 0, 256, 256), rt1);
        GUI.DrawTexture(new Rect(512, 0, 256, 256), rt2);
    }
}

数据类型快速参考表

一、精度类型对比

精度类型 位数 范围 精度 桌面性能 移动性能 跨平台一致性 推荐度
half 16位 ±60000 ~0.001 等于float ⭐⭐⭐ ⭐⭐⭐⭐ ✅ 主力
float 32位 ±3.4×10³⁸ ~7位有效数字 float ⭐ ⭐⭐⭐⭐⭐ ✅ 必要时
fixed 11位 [-2, 2] ~0.004 等于float ⭐⭐⭐ ⭐⭐ ❌ 避免

二、常用数据类型精度选择

数据类型 推荐精度 原因 示例
🎨 颜色（RGB/RGBA） half4 精度足够，跨平台一致 half4 color
📐 法线 half3 归一化向量，精度足够 half3 normal
📐 切线/副切线 half3 同法线 half3 tangent
🗺️ UV坐标 half2 通常小范围 half2 uv
💡 光照方向 half3 归一化向量 half3 lightDir
👁️ 视线方向 half3 归一化向量 half3 viewDir
✖️ 点积结果（NdotL等） half [-1,1]范围 half ndotl
🎚️ PBR系数（金属度/粗糙度） half [0,1]范围 half metallic
🎭 遮罩/Alpha half [0,1]范围 half mask
📦 纹理采样结果 half4 直接返回half half4 tex2D(...)
🌍 世界空间坐标 float3 可能很大（几千米） float3 worldPos
📍 裁剪空间位置 float4 必须（SV_POSITION） float4 pos
🔢 矩阵 float4x4 精度要求高 float4x4 matrix
⏱️ 时间/累加计算 float 避免精度损失 float time
📏 大范围距离 float 可能很大 float distance
📐 复杂数学函数 float sin/cos/exp等 float sine


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