シェーダーを作成する方法 (ShaderLab) [Unity]

ShaderLab

• サーフェスシェーダー
• 頂点シェーダー／フラグメントシェーダー
• 固定関数シェーダー

公式サイト：

ShaderLab | Unity マニュアル [公式]

概要

参考：

シェーダーについて自分なりにまとめてみた – Speaker Deck

シェーダを書けるプログラマになろう – SlideShare

導入

ドキュメント：

シェーダーを書く | Unity 2019.4 マニュアル [公式]

参考：

Shader の書き方 – Qiita

ランバート反射／フォン反射／フレネル効果を Unity で実装した話 – Qiita

Lambert 拡散反射シェーダーを作る | 3DCG school

シェーダで遊んでみよう | おもちゃラボ

20行から始めるミニマルシェーダ | おもちゃラボ

Shader を勉強する – Qiita

Shader の勉強 #1 – Qiita

Shader の勉強 #2 – Qiita

Shader の勉強 #3 – Qiita

Shader の勉強 #4 – Qiita

Shader の勉強 #5 – Qiita

使い方

参考：

シェーダ入門 | コガネブログ

シェーダースクリプトについて | かめくめ

シェーダの基礎を勉強してみたのでやる気出してまとめてみた | 凹みTips

Shader の勉強 #1 – Qiita

シェーダーによる色の変更、発光、光沢を持たせない設定 | ＠IT

シェーダーを書いてみよう！ ShaderLab の簡単な書き方！ | 侍エンジニア塾ブログ

入門

参考：

入門 #1 Shader の書き方 – Qiita

Unlit Shader の要素を全て解説 | アマガミナブログ

7日間でマスターする Unity シェーダ入門 | おもちゃラボ

視聴：

Unity シェーダープログラム入門 (AMAGAMI) – YouTube

書き方

ドキュメント：

ShaderLab シンタックス | Unity 2019.4 マニュアル [公式]

ShaderLab と固定関数シェーダー – チュートリアル | Unity 2019.4 マニュアル [公式]

サーフェスシェーダーの記述 | Unity マニュアル [公式]

Unity で使用するシェーダー言語 | Unity 2018.4 マニュアル [公式]

参考：

シェーダの基礎を勉強してみたのでやる気出してまとめてみた | 凹みTips

ShaderLab ノート – Qiita

Surface シェーダーとフラグメントシェーダーの違いを軽くまとめてみた – Qiita

サーフェスシェーダー

照明あるいは影による影響を考慮してメッシュを描画する。Cg/HLSL で記述する。フォワードレンダリングあるいはディファードレンダリングをサポートする。サーフェスシェーダーは内部的に頂点シェーダー／フラグメントシェーダーに変換される。

ドキュメント：

サーフェスシェーダーの記述 | Unity マニュアル [公式]

参考：

Surface Shader 入門 – Qiita

頂点シェーダー／フラグメントシェーダー

ライティングを必要としない場合に用いる。あるいは、頂点の情報をダイレクトに扱う低レベルシェーダーを作成する場合にも用いる。Cg/HLSL で記述する。照明あるいは影を扱う場合はサーフェスシェーダーの方が向いている。

ドキュメント：

頂点シェーダーとフラグメントシェーダーの記述 | Unity 2019.4 マニュアル [公式]

カスタムシェーダーの基礎 | Unity マニュアル [公式]

頂点プログラムとフラグメントプログラム – チュートリアル | Unity 2019.4 マニュアル [公式]

参考：

Vertex and Fragment Shader Examples のサンプルを試しつつメモ – Qiita

固定関数シェーダー

**LEGACY**

ShaderLab で記述する。固定関数シェーダーはインポート時に頂点シェーダー／フラグメントシェーダーに変換される。

ドキュメント：

ShaderLab と固定関数シェーダー – チュートリアル | Unity 2019.4 マニュアル [公式]

参考：

Shader メモ 固定関数シェーダ – Qiita

シェーダー変数

ドキュメント：

ビルトインのシェーダー変数 | Unity マニュアル [公式]

参考：

シェーダで使える定義済値 – Qiita

マクロ

参考：

シェーダでマクロを使う | LIGHT11

インクルード (.cginc ファイル)

自動的にインクルードされるファイル

• HLSLSupport.cginc： ヘルパーマクロ及びクロスプラットフォームのシェーダーコンパイルの定義
• UnityShaderVariables.cginc： グローバル変数

標準インクルードファイル

• UnityCG.cginc： ヘルパー関数
• AutoLight.cginc： ライティングやシャドウで用いる関数
• TerrainEngine.cginc： 地形及び植生用のシェーダーヘルパー関数

サーフェスシェーダー用インクルードファイル

サーフェスシェーダーを記述すると自動的に含まれる。

• Lighting.cginc： 標準サーフェスシェーダーライティングモデル

データ構造

UnityCG.cginc で定義されているデータ構造

• appdata_base
• appdata_tan
• appdata_full
• appdata_img

パス

• プロジェクト内： #include "Assets/Shaders/Example.cginc"
• 相対パス： #include "./path/to/file.cginc"
• Unity 組み込み： #include "FileName.cginc" (※ファイル名のみでインクルードできる)

ドキュメント：

ビルトインのシェーダー include ファイル | Unity マニュアル [公式]

ビルトインシェーダーヘルパー機能 | Unity マニュアル [公式]

参考：

よく使うシェーダー関数は cginc を作ると便利 – Qiita

シェーダで cginc ファイルをインクルードして使う | LIGHT11

Shader 書く人は .cginc があると幸せになれる – Qiita

シェーダーエラー failed to open source file: ‘cginc’ | ゲームの作り方！

failed to open source file: ‘~~~~.cginc’ とエラーが出る時の対処法 | kan のメモ帳

Where can I find the reference of “appdata_img”? – Unity Forum

How to set custom CGIncludes folder? – Unity Forum

Overriding UnityGC.cginc – Unity Forum

How to specify my CGIncludes directories? – Unity Discussions

セマンティクス

頂点データ

• POSITION
• NORMAL
• TEXCORRD0
• TEXCORRD1
• TEXCORRD2
• TEXCORRD3
• TANGENT
• COLOR

レンダーターゲット

• SV_TARGET
• SV_TARGET1, SV_TARGET2, …
• SV_DEPTH

ラスタライズ

• SV_POSITION

その他

• VPOS / UNITY_VPOS_TYPE
• VFACE
• SV_VertexID

ドキュメント：

シェーダーセマンティクス | Unity マニュアル [公式]

Semantics | Microsoft Docs [公式]

参考：

シェーダーセマンティクスまとめ – Qiita

定義済みマクロ

ドキュメント：

定義済みシェーダープリプロセッサーマクロ | Unity マニュアル [公式]

プロパティ

ドキュメント：

マテリアルプロパティの定義 | Unity 2020.3 マニュアル [公式]

Cg/HLSL でシェーダープロパティを参照する | Unity マニュアル [公式]

シェーダーのデータ型と精度 | Unity マニュアル [公式]

座標系

• レンダーテクスチャ座標
• UV 座標
• クリップスペース座標
• デプスバッファの値域

参考：

様々なグラフィックス API のシェーダーの作成 | Unity マニュアル [公式]

SubShader タグ

種類

• Queue： レンダリング順序を指定する
• RenderType： シェーダーの置き換え及びカメラ深度テクスチャの生成に使用される
• DisableBatching： バッチングを無効化する
• ForceNoShadowCasting： 影を投影しない
• IgnoreProjector： プロジェクターからの影響を受けない
• CanUseSpriteAtlas： スプライトアトラスと互換性がある
• PreviewType： プレビューの形状を指定する

ドキュメント：

タグを SubShader に割り当てる | Unity マニュアル [公式]

参考：

SubShader と Pass の中で使用できる Tag リスト | 渋谷ほととぎす通信

レンダーキュー (Queue)

マテリアルでカスタムレンダーキューを指定しなかった場合、シェーダーにおけるキューの指定値が使われる。

参考：

マテリアルの描画がシェーダーの Queue 順に処理されない原因と対策 | 神様は有休消化中です。

カリング (Culling)

• Back： 表面のみレンダリングする (デフォルト)
• Front： 裏面のみレンダリングする
• Off： 両面をレンダリングする

ドキュメント：

Cull – ShaderLab コマンド | Unity マニュアル [公式]

参考：

カリング制御可能な標準シェーダーを作る | Kludge Factory

互換性／コンパイルターゲット

ドキュメント：

プラットフォーム特有のレンダリングの違い | Unity 2019.4 マニュアル [公式]

シェーダーコンパイルターゲットレベル | Unity マニュアル [公式]

レンダリングパス

• フォワードシェーディング (Forward Rendering)
• ディファードシェーディング (Deferred Shading)

参考：

Forward レンダリングと Deferred レンダリングの違いを軽くまとめてみた – Qiita

Forward Rendering と Deferred Shading | しゅみぷろ

Deferred Shading でライトを贅沢に使いたい！基本的な概念の説明とメリデメを考察 | LIGHT11

コンパイル

非同期シェーダーコンパイル

コンパイル済みでないシェーダーバリアントを描画する際に、そのシェーダーバリアントをコンパイルキューに追加する。コンパイルが完了するまでの間、シアン (水色) のダミーシェーダーによって代わりに描画を実行する。

コード

• Show Generated Code： サーフェスシェーダーから生成されたシェーダーのコードを表示する。
• Compile and Show Code： シェーダーをコンパイルし、生成された GPU コード (逆アセンブルコード) を表示する。

ドキュメント：

シェーダーのコンパイル | Unity マニュアル [公式]

非同期シェーダーコンパイル | Unity マニュアル [公式]

シェーダーアセット | Unity マニュアル [公式]

デバッグ

ドキュメント：

RenderDoc の統合 | Unity マニュアル [公式]

Visual Studio を使った DirectX 11/12 シェーダーのデバッグ | Unity 2019.4 マニュアル [公式]

まとめ／Tips

シェーダチートシート | LIGHT11

Unity Shader まとめ | ゆにてく備忘録

Unity Shader 入門した頃の自分に教えたい事 – Qiita

シェーダースニペット集 | 黒鳥のメモ