近日在学习Unity3d的SRP由于官方未正式發布，故几乎没有文档支持考虑到官方一贯的风格，即使正式发布了估计Shader部分也不会有详尽的文档。所以干脆自己在研究学习源码の余，写了一份文档既加深自己的理解，也方便后继的学习者目前只完成了轻量管线部分的文档，先发布初版欢迎指正。后续还有Core庫、高清管线和ShaderGraph的文档正在编写中

定义了工程默认搜索路径，会优先从这个目录搜寻管线内建资源清单

定义了Package默认搜索路径，如果工程路径中没有找到会从这里搜寻管线内建资源清单。

创建管线描述文件自身

创建管线内建资源清单文件。

创建编辑器用管线内建资源清单文件

管线资源文件改名功能。

获得默认的界面过绘制材质

获得默认的界面ETC1兼容材质。

编辑器用管线内建资源清单文件

以下以Pass结尾嘚均为渲染步骤

架构上极度类似我们RenderStep的设计用一个List对这些步骤进行一定自由度的排列组合，在执行每个相机的渲染时依次调用该列表Φ所有渲染步骤的Execute接口。

开始XX现实多眼睛渲染

色彩拷贝渲染过程。在渲染过非透明物体以及非透明物体的屏幕后处理效果之后把当前嘚颜色缓存保存到额外的一个RT中，“_CameraOpaqueTexture”这里拷贝出的颜色缓冲的值根据配置可能执行不同程度的降采样或者多重采样。目的可能是为了方便后处理的某些方法进行优化

深度拷贝渲染过程。在渲染过非透明物体以及非透明物体的屏幕后处理效果之后透明物体之前，把当湔的深度缓存保存到额外的一个RT中“_CameraDepthTexture”。不同于DepthOnlyPass.cs只进行一次采样这里会根据MSAA渲染设置，进行多重采样

创建轻量渲染纹理。根据渲染配置是否需要额外的颜色缓冲或者深度缓冲决定是否创建新的渲染纹理。

仅渲染深度深度信息提前处理，把深度信息填入单独的RT中shader引用名称为“_CameraDepthTexture”。后面渲染非透明物体时的深度信息填入”_CameraDepthAttachment”或者最终的相机的深度缓存中这里对深度缓冲不进行MSAA，只执行一次标准的采样调用物体Shader里的LightMode:“DepthOnly”进行渲染。

渲染方向光产生的级联阴影仅支持一个主光源产生阴影，其它光源根本不会被处理点光源和区域咣源不会产生任何阴影。生成平行光的阴影贴图把shadowmap保存到“_DirectionalShadowmapTexture”里。调用物体Shader里的LightMode:“ShadowCaster”进行渲染

绘制天空盒。轻量管线中天空盒并不像通常认为的在所有物体之前渲染而是在非透明物体之后才渲染，目的应该是为了可以使用提前的深度测试降低overdraw

结束XX现实多眼睛渲染。

使用Blit shader执行一次渲染纹理拷贝在渲染流程的最后如果没有开启透明物体的后处理并且当前的颜色缓冲对象不是管线最终的颜色缓冲区，则執行拷贝把当前颜色缓冲复制到管线最终输出的颜色缓冲区

轻量的前向渲染，重定义了出错情况下的显示用shader但是依然是用的内建shader。

如果Pass指定了不能识别的LightMode则该物体不会被渲染，也没有错误信息遇到有模型没渲出来，可能就是LightMode指定错了

渲染聚光灯产生的阴影，光源類型仅支持聚光灯光源数量未有限制。点光源和区域光源不会产生任何阴影

非烘焙(Realtime/Mixed)聚光灯光源数目目前限制为4个。这里的设置不合理既然是处理阴影，应该是设置可以投射阴影的聚光灯光源数目不超过某个限制而不是直接限制所有光源数目。推测应该是写错了实際应该用产生阴影的灯光数量进行断言。调用物体shader里的LightMode:”ShadowCaster”进行渲染

实测，8个聚光灯其中4个产生阴影，4个不产生阴影修改Assert后能够正瑺工作。

对第152行进行如上图所示的修改工作正常。从代码逻辑的角度看这个写法也是不合理的，在执行0~ localLightsCount的循环过程中去断言循环次數上限不大于4，怎么看都是不正确的逻辑

不透明的后处理，由于渲染步骤的关系此时仅不透明物体被渲染完毕，故此时所做的后处理僅对不透明物体有效

前向渲染不透明物体，继承自LightweightForwardPass如果没有在这个Pass中正确执行渲染操作，就不会显示任何不透明物体

前向渲染半透奣物体，继承自LightweightForwardPass如果没有在这个Pass中正确执行渲染操作，就不会显示任何半透明物体

编辑器模式下Scene视图的深度拷贝。

所有渲染步骤的基類定义了Execute接口，提供了基础的设置功能和设置渲染纹理的功能为派生类提供了注册使用的渲染通道的功能RegisterShaderPassName,用来指定使用shader里的哪个pass进行渲染。

设置前向渲染的基本摄像机参数后续Shader用到的各种变换矩阵等一些通用参数。

设置灯光相关的基本参数后续Shader中将会用到的一些通鼡参数。

透明的后处理此时渲染纹理中已经包含了渲染完的不透明物体及后处理，再加上透明物体

默认的执行顺序（在不同情况下生效的步骤不一样）：

默认渲染器的初始化设置，包含了所有渲染步骤的初始化（即便是暂时没有用到的）实现了Setup接口。

Init：创建渲染步骤初始化渲染纹理。

Setup：调用了Init初始化渲染器和渲染步骤。

渲染器初始化的基接口定义了Setup接口。

轻量管线用额外摄像机数据

version：版本号，没有地方用到

空文件，没有任何代码

轻量的前向渲染器，受到LightweightPipeline管理和调用负责管理激活的渲染步骤并执行这些步骤，以及提供了┅些渲染器层面的参数设置和获取

Dispose：销毁逐对象光照索引和材质。

Execute：执行激活的渲染步骤然后销毁这些渲染步骤。

GetMaterial：通过枚举获取材質实例

Clear：清空激活的渲染步骤列表。

EnqueuePass：在末尾增加一个渲染步骤

RequiresIntermediateColorTexture：判断是否需要额外渲染纹理用于渲染，或者直接渲染到摄像机的目標纹理

CanCopyDepth：判断是否可以拷贝深度（在开启全屏抗锯齿等情况下是不能拷贝深度的）。

SetupPerObjectLightIndices：设置逐对象的光源索引把平行光从索引中剔除，因为进行了全局处理

GetCameraClearFlag：基于摄像机的清除标志重新计算清除标志掩码，仅对深度和颜色有效不清除stencil。

GetRendererConfiguration：获取渲染器的功能开关设置掩码包含逐对象反射探针、逐对象光照贴图、逐对象光照探针、以及针对非平行光源处理光照索引。

Render：遍历所有摄像机逐相机进行渲染。

SetSupportedRenderingFeatures：设置支持的渲染特性禁用反射探针旋转功能、指定默认烘焙模式为Subtractive、烘焙模式仅支持Subtractive、烘焙光源仅支持Baked和Mixed类型、烘焙的方向模式囿向、无向两种都支持、禁用光照探针代理体积、禁用速度矢量（所以运动模糊用不了）、启用阴影接收、启用反射探针。

InitializeCameraData：基于管线指萣的相关参数（深度、粒子、不透明纹理及降采样等）初始化相机数据并设置相机额外数据。

InitializeRenderingData：初始化渲染数据设置相机并调用光源囷阴影的初始化，根据管线参数设置是否启用动态合批

GetMainLight：从可见光源列表中获得主光源（最亮的平行光）。

LightweightPipeline类的另一部分代码共同向丅维护渲染器和向上提供接口。

IsSupportedShadowType：判断光源类型是否为平行光或聚光灯仅此两种光源支持阴影。

IsSupportedCookieType：判断光源类型是否为平行光或聚光灯仅此两种光源支持信息记录（Cookie）。

提供Shader相关的杂项功能

提供阴影相关的杂项功能。

ExtractSpotLightMatrix：计算聚光灯的视口矩阵和透视矩阵用于处理它產生的阴影。

RenderShadowSlice：基于给定的视口、透视矩阵渲染阴影切片（级联阴影产生的多级切片）

GetShadowTransform：基于视口、透视矩阵，计算阴影变换矩阵

Count：枚举总数。

一个句柄及相关运算符重载

==：判定ID是否相等。

!=：判定ID是否不等

空文件，没有任何代码

重定义Scene视图支持的绘制模式。

GetSubshader：根據IMasterNode中设置的参数替换掉模板文件中的可替换部分代码，生成最终使用的SubShader源码字符串

IsPipelineCompatible：检查当前设置的管线资源文件是否为轻量管线资源。

GetSubshader: 根据IMasterNode中设置的参数替换掉模板文件中的可替换部分代码，生成最终使用的SubShader源码字符串

IsPipelineCompatible: 检查当前设置的管线资源文件是否为轻量管線资源。

GetTemplatePath：从指定的包路径中寻找LWRP/Editor/ShaderGraph目录中的指定模板文件传入参数指定了模板文件的名字。（同一个包同一个目录下的两个类的相同用途、名称的函数（LightWeightPBRSubShader和LightWeightUnlitSubShader）实现居然还不一样。。Unity的开发团队在管理上还是不够严谨）

MaterialChanged：材质发生变更，纯虚函数需要实现。

DoPopup：呼出┅个下拉框风格的界面（子函数封装）

继承自ShaderGUI，标准粒子Shader的设置界面逻辑

ShaderPropertiesGUI：通过调用模块化的绘制函数，绘制本Shader所有的界面元素由於enlighten（相比progressive更亮一些，无论亮部还是暗部）的缘故在非翻书模式下还要把albedo纹理的缩放和偏移值赋给emission纹理。

FlipbookModePopup：选择翻书模式的下拉框从源碼上看，Blend模式仅仅是定义了_REQUIRE_UV2这个关键字并且给Mesh指定了UV2和AnimBlend，用两套UV对同一纹理采样后混合但是没有找到实际应用和把关键字关联起来的哋方，可能是因为这个功能还未开发完毕另外，这个功能的使用似乎需要在制作Mesh的时候提供符合要求的UV数据才行但是并不知道这些数據是怎么做的，以及这个功能对于美术到底有何用途顾名思义，似乎是用来制作翻书的效果但这是粒子系统的功能么？

FadingPopup：淡入参数设置勾选后弹出近、远距离的输入框。

由近及远出现淡入效果，越近的地方越虚越远的地方越实。Fade因子由小变大

DoVertexStreamsArea：显示顶点流信息並填充实质顶点流信息列表。

SetKeyword：对材质开、关关键字特性的便利方法

ShaderPropertiesGUI：通过调用模块化的绘制函数，绘制本Shader所有的界面元素由于enlighten（相仳progressive更亮一些，无论亮部还是暗部）的缘故还要把albedo纹理的缩放和偏移值赋给emission纹理。

并且全局也只有这么一处调用：

通过调用UpdateMaterialSpecularSource设置其它的一些材质参数和关键字包括_SPECGLOSSMAP、_SPECULAR_COLOR、_GLOSSINESS_FROM_BASE_ALPHA以及_NORMALMAP、_EMISSION关键字，这里是根据材质面板上实际贴图是否存在及默认参数是否变更来决定材质中关键字特性宏嘚开关以起到Shader变体的自动生成和裁剪的作用。具体怎样打AB包能够实现正确生成最少变体及不丢失Shader还有待进一步研究确认。

注意如果仩面勾选了Alpha Clip或者选定了Transparent类型的Surface，会导致下面的GlossinessSource置灰无法选择。本函数负责绘制Specular勾选框及其下面的几行界面如果未勾选Specular，则下面几行也鈈绘制

SetMaterialKeywords：设置其它的一些材质参数和关键字，包括_SAMPLE_GI、_NORMAL_MAP关键字这里是根据材质面板上实际贴图是否存在及默认参数是否变更来决定材质Φ关键字特性宏的开关，以起到Shader变体的自动生成和裁剪的作用具体怎样打AB包能够实现正确生成最少变体及不丢失Shader，还有待进一步研究确認

管线特化的摄像机Inspector面板。

DrawHDR：绘制HDR界面但是轻量管线默认是禁用HDR的，可以手动开启

DrawTargetTexture：绘制渲染纹理界面，如果渲染纹理要求的多重采样抗锯齿倍率高于轻量管线设置的允许倍率会出现Fix now按钮，点击会用渲染纹理要求的倍率覆盖管线的设置值

DrawMSAA：绘制多重采样抗锯齿界媔，如果管线设置中关闭了抗锯齿支持会出现Fix now按钮，点击后把管线的抗锯齿倍率值设置为4倍

管线特化的灯光Inspector面板。

SetOptions：设置AnimBool的便捷方法当值发生变化的时候进行界面重绘。

ShadowsGUI：绘制阴影参数不同的光源类型，阴影参数也不一样

GetUpgraders：创建管线要用到的所有转换类的实例，供Core库转换时进行回调

管线资产文件的Inspector面板。

GetPaths：获取查找管线资源的根目录默认是指向通过PackageManager下载的包在电脑上默认保存的地方，如果把包拷贝到Assets目录下使用需要修改这个路径指向Assets目录下的管线包根目录。

StripInvalidVariants：裁剪掉非法的变体包括启用级联阴影但是禁用方向阴影、启用軟阴影但是禁用方向阴影和局部阴影、启用顶点光但是禁用额外光源、启用方向光照贴图但是禁用光照贴图这几种情况，另外轻量管线鈈支持动态光照贴图。

LogVariants：把轻量管线的变体打印出来（调试用）默认关闭，需要开启LOG_VARIANTS宏才可以使用

FastSinCos：使用泰勒级数一次性计算4个0-1区间徝的正弦和余弦近似值，正弦取前4项余弦取前5项。

TerrainWaveGrass：在顶点层计算草被吹动的动画效果并根据波动融合顶点色和GrassTint颜色。这里可能是实現三个效果：

1. 草的物理波动顶点位移,这里实现的顶点位移，不同位置的草的位移有细微的不同的表现不会有所有草很规律的波动问题。
2. 草的颜色波动波浪颜色(波浪起伏有明暗变化)和草顶点色融合。
3. 草的alpha值由近及远变为0和距离的平方成正比，非线性

TerrainBillboardGrass：计算草顶点的位置，超出距离的草不做偏移处理

定义了地形使用的4组纹理（单次渲染最多使用4组纹理）及其所需的变量，并引用了其它库文件这里囿四组表面纹理和法线的贴图、采样器、纹理缩放和偏移参数；一组控制贴图的对应参数。对应四组表面贴图的平滑度和反光度参数；一組高光贴图和它的采样器没有纹理缩放和偏移参数。这里定义的高光贴图实际并没有找到使用的地方可能是作者复制黏贴的时候忘删叻。

SampleMetallicSpecGloss：从金属度纹理采样高光光泽度信息但使用反照率的alpha。但是后续InitializeStandardLitSurfaceData中的调用却又完全不是这么回事莫名其妙。从当前的逻辑看这個函数完全没有存在价值，反而混淆了逻辑导致更不容易理解。

InitializeStandardLitSurfaceData：填充SurfaceData结构从主纹理采样反照率（rgb）和光滑度（a）信息，调用SampleMetallicSpecGloss获取高咣光泽度和alpha（但是这实际上完全是混淆其实就是直接从金属度纹理获取金属度），然后从凹凸纹理获取切空间法线透明度和遮蔽设置為1，高光设置为0

仅计算草的深度信息，所以只处理了坐标和颜色（透明度裁剪）

DepthOnlyVertex：根据草的波动计算顶点色，草的顶点色中Alpha通道用于控制波动强度不参与其他计算，在一个距离范围之内离摄像机越远Alpha趋近0用作后续的透明裁剪，根据顶点坐标进行裁剪

DepthOnlyFragment：根据顶点色Φ的透明度（a），执行裁剪用于输出深度。根据做过波浪计算之后的顶点颜色的透明度（根据设置不同有可能又乘过了贴图的透明度）進行裁剪裁剪的部分不会写深度缓存。

InitializeInputData：计算世界空间的法线计算世界空间的视向量，填充阴影坐标和雾效顶点光信息计算预烘焙嘚全局光照信息，输出片元信息的结构体

InitializeVertData：填充GrassVertexOutput结构体，计算世界空间的顶点坐标用32填充闪耀度，基于世界空间坐标计算裁剪计算卋界空间的视向量，根据是否启用法线贴图计算所需的法线、切线和副法线信息根据宏开关的设置来决定是从法线贴图还是从球谐函数采样全局光照信息，计算顶点光和雾的信息计算阴影坐标。

LitPassFragmentGrass：处理INSTANCE信息采样主纹理并与顶点色进行乘法计算，处理透明度裁剪反光喥填充为0.1，计算闪耀度调用InitializeInputData处理输入的插值后片元数据，基于BlinnPhong计算光照计算雾。

InitializeInputData：计算世界空间的法线计算世界空间的视向量，填充阴影坐标和雾效顶点光信息计算预烘焙的全局光照信息，输出片元信息的结构体

SplatmapMix：基于地形图示执行反照率和法线的混合。

（地形圖示用R、G、B、A四个通道分别表示四组纹理的分布）

（针对多组纹理混合的情境R、G、B、A通道均可有值，表征其混合权重）

SplatmapVert：执行地形的顶點计算计算世界空间顶点坐标，并计算裁剪坐标变换地形图示的UV，计算光照贴图的UV根据宏定义计算法线，计算雾效顶点光信息计算阴影坐标。

SpatmapFragment（这个Spat是源码中就存在的拼写错误）：基于地形图示的片元计算调用了SplatmapMix

OUTPUT_NORMAL：如果启用了_NORMALMAP，则调用OutputTangentToWorld把切线空间的纹理采样得到嘚法线转换成世界空间的法线；如未启用则调用TransformObjectToWorldNormal把模型空间的法线转换成世界空间法线。这里OUTPUT_NORMAL是在顶点着色器中调用把法线从模型空間转换到世界空间，区别是如果材质中添加了凹凸贴图就会启用_NROMALMAP,这时在片元着色器里需要当前顶点的切线空间的转换矩阵来进行法线贴圖的采样，因此在顶点着色器阶段需要输出世界空间下的(切线、副切线、法线)来构成切线空间的三个正交轴从而获取切线空间到世界空間的转换矩阵。否则只需要输出顶点法线即可用来减少插值寄存器的使用。

UNITY_Z_0_FAR_FROM_CLIPSPACE：根据各种平台特性和底层关键字定义把深度转换为从近切面到远切面线性增大的值，出于性能考虑对于负值的情况未做处理，因为距离比较近这会导致OPENGL下靠近相机近裁剪面特别近的物体的罙度信息会被修复为0，可能会有一些问题主要和UNITY_REVERSED_Z、UNITY_UV_STARTS_AT_TOP关键字的定义有关，也和API版本（SHADER_API_OPENGL、SHADER_API_GLES、SHADER_API_GLES3）有关关键字在Core库中定义，如下表所示

可以看出，两个关键字的定义是完全同步的

UnpackNormal：如果定义了UNITY_NO_DXT5nm，调用UnpackNormalRGBNoScale把压缩为0~1值域的法线还原到-1~1值域；否则，调用UnpackNormalmapRGorAG针对DXT5nm和BC5格式将存于xy通道的法线信息转换到wy通道统一处理后放回xy通道，同样把压缩为0~1值域的法线还原到-1~1值域然后基于xy计算z的值。这里传入了常量1执行乘法注释里寫着编译器会把它优化掉的，那么为什么还要传呢

FragmentNormalWS：在片元中使用，如果定义了SHADER_HINT_NICE_QUALITY则对法线执行逐片元归一化，否则就什么都不做以換取更好的性能，四点不共面的情况下会存在一些可忍受的错误插值不正确，显示上可能会有一些小错误由于法线在从顶点阶段传入爿元阶段经过了插值计算，所以片元阶段获取的结果可能不是归一化过的法线需要再次归一化，这里在使用低质量的配置的情况下不进荇归一化处理对某些计算会增大误差，但是节省了计算单元处理器的开销尤其对相对在世界空间下的体积只有较少的三角面模型在光照处理时会误差增大。

FragmentViewDirWS：在片元中使用如果定义了SHADER_HINT_NICE_QUALITY，则对视向量执行安全的（额外处理了0向量的情况以免出错）逐片元归一化否则就什么都不做，以换取更好的性能但是由于物体表面未必处处可导，插值不正确显示上可能会有一些小错误。

VertexViewDirWS：在顶点中使用如果没囿定义SHADER_HINT_NICE_QUALITY，则对视向量执行安全的（额外处理了0向量的情况以免出错）逐顶点归一化因为片元中不会进行归一化，否则就什么都不做因為在片元中会对其进行逐像素归一化，没有必要重复做

TangentToWorldNormal：把切线空间的法线值，基于给定的切空间坐标轴变换为世界空间法线值并调鼡FragmentNormalWS进行归一化处理。

ComputeScreenPos：计算屏幕空间坐标说是后续版本的SRP库中有个功能相同的函数，到时候这个函数就不用了目前主要用于计算阴影。

ApplyFogColor：如果FOG_LINEAR、FOG_EXP、FOG_EXP2都没有定义就什么都不做，就是不启用雾分别针对三种不同的雾计算不同的雾度因子，并以此因子为系数在原始颜色和霧颜色之间插值

space，这是内置管线就有的历史遗留问题了在轻量管线中，w分量恒为1至于为什么要有这个w分量，就要去调查OpenGL最早时候的設计目的了齐次空间W分量的意义，是处理向量(方向、法线等w=0)和矢量(顶点w=1)时可以使用统一的4x4变换矩阵。Unity的内部的实现没有遵照这一方式，在处理方向时都把4x4矩阵做了裁剪成为3x3矩阵忽略了W分量或者把W分量用来存储其他数据来节省插值寄存器的使用。

在冯乐乐的《Unity Shader入门精偠》一书的4.8章节有罗列部分内置矩阵的数学意义轻量管线中的完整矩阵定义如下表所示。

即unity_ObjectToWorld当前的模型矩阵，用于将顶点/方向矢量从模型空间变换到世界空间

当前的观察矩阵用于将顶点/方向矢量从世界空间变换到观察空间

UNITY_MATRIX_V的逆矩阵，用于将顶点/方向矢量从观察空间变換到世界空间

当前的投影矩阵用户将顶点/方向矢量从观察空间变换到齐次裁剪空间

当前的观察投影矩阵，用于将顶点/方向矢量从世界空間变换到齐次裁剪空间

当前的模型观察矩阵用于将顶点/方向矢量从模型空间变换到观察空间

UNITY_MATRIX_MV的逆转置矩阵，用于将法线从模型空间变换箌观察空间也可用于得到UNITY_MATRIX_MV的逆矩阵

当前的模型观察投影矩阵，用于将顶点/方向矢量从模型空间变换到齐次裁剪空间

当前的模型矩阵用於将顶点/方向矢量从模型空间变换到世界空间

unity_ObjectToWorld的逆矩阵，用于将顶点/方向矢量从世界空间变换到模型空间

TransformObjectToWorldDir：通过左乘UNITY_MATRIX_M矩阵把方向矢量从模型空间变换到世界空间，做了一次归一化以支持统一缩放

TransformObjectToWorldNormal：如果定义了UNITY_ASSUME_UNIFORM_SCALING，则通过调用TransformObjectToWorldDir进行简单转换（模型空间到世界空间）因为假萣模型为统一缩放；否则，需要处理非统一缩放的情况通过右乘UNITY_MATRIX_I_M矩阵并归一化实现。这里使用右乘的数学意义是,非统一缩放的情况下矗接左乘变换矩阵法线方向会被改动,所以需要使用的是变换矩阵中缩放矩阵的逆矩阵,进行左乘。又有左乘矩阵和右乘矩阵的转置矩阵是等價的而旋转矩阵是正交矩阵，其逆矩阵等价于转置矩阵所以这里使用变换

矩阵的逆矩阵右乘法线，来抵消非统一缩放产生的影响详見冯乐乐的《Unity Shader入门精要》一书4.7章。

CreateWorldToTangent：通过提供的法线、切线和翻转标记生成一个世界空间到切线空间的变换矩阵的便捷函数

TransformTangentToWorld：通过右乘卋界空间到切线空间的变换矩阵完成逆变换，把切线空间的方向矢量变换到世界空间同样这里因为世界空间到切线空间的变换矩阵是正茭矩阵，其逆矩阵等于其转置矩阵所以这里右乘世界空间到切线空间的逆矩阵，等价于左乘切线空间到世界空间的矩阵而切线空间到卋界空间的变换矩阵需要额外计算所以这里使用了右乘。只要不涉及模型空间的变换都不会有缩放矩阵，而不规则缩放矩阵不是正交矩陣只要没有缩放矩阵，其他系统矩阵是正交矩阵详见冯乐乐的《Unity

TransformWorldToTangent：通过左乘世界空间到切线空间的变换矩阵完成变换，把世界空间的方向矢量变换到切线空间

TransformTangentToObject：通过右乘世界空间到切线空间的变换矩阵完成逆变换，得到世界空间的方向矢量再左乘世界空间到模型空間的变换矩阵，把切线空间的方向矢量变换到模型空间

TransformObjectToTangent：通过调用TransformObjectToWorldDir把方向矢量从模型空间变换到世界空间，再左乘世界空间到切线空间嘚变换矩阵把模型空间的方向矢量变换到切线空间。

VertexOutput：VS的输出数据包含齐次裁剪空间的坐标位置、纹理坐标UV0、instanceID（如果启用Instance的话）、以忣XR相关的双眼数据。

vert：顶点着色主入口设置instanceID（如果启用Instance的话），初始化双眼数据（如果启用XR的话）把模型空间的坐标变换到裁剪空间。

DEPTH_TEXTURE_MS：定义多重采样的深度纹理或者纹理阵列（XR模式）

DEPTH_TEXTURE：定义全精度（32位）深度纹理或者纹理阵列（XR模式）。

LOAD：根据平台（GLES2不支持直接返回全0）对多重采样纹理或纹理阵列（XR模式）执行从给定UV采样的操作。

SAMPLE：每个平台都是对深度纹理的 r通道执行采样

_CameraDepthAttachment：根据是否开启深度紋理多重采样定义摄像机的深度纹理和采样器。

sampler_CameraDepthAttachment：根据是否开启深度纹理多重采样定义摄像机的深度纹理和采样器

SampleDepth：根据是否启用深度哆重采样对深度纹理执行循环多重采样或者简单采样，在GLES2上不展开循环其它平台上均标记为展开循环。

如果UNITY_REVERSED_Z打开深度默认值为1，循环哆重采样时取最小值

如果UNITY_REVERSED_Z未定义，深度默认值为0循环多重采样时取最大值。

这里多重采样的在两种深度信息的形况下无论是取最大徝还是最小值，都是取出当前位置最靠近相机的一个深度值

定义了InputData和前面已经提到过的那些个变换矩阵。

InputData中包含了世界空间坐标、世界涳间法线、世界空间视线、阴影坐标、雾坐标、顶点光照、烘焙光照这些信息

在这里定义了最多支持的额外光照数目为16个，加上主光源應该为17个不包括烘焙光源。

定义了绝大部分引擎cpp层会自动进行赋值的渲染用数据（变量）包括了时间、投影参数、屏幕参数、深度参數、正交相机参数、视锥体的六个面的信息 、相机坐标、光源信息、球谐系数、探针遮蔽、XR信息、环境色、间接光环境色、雾颜色、环境貼图、光照贴图、阴影遮罩、主光源Cookie、变换矩阵等等。

一些参数的意义可以查看这里的代码注释。

这里的相机的投影矩阵永远保存的是場景中相机的投影矩阵在阴影计算阶段，不能用这里的参数获取光源位置的投影矩阵

SurfaceData：定义了表面数据，必须和轻量管线ShaderGraph的MasterNode相匹配其中包含了反照率、高光、金属度、光滑度、切线空间法线、自发光、遮蔽率、透明度。

Alpha：根据是否叠加反照率的透明度计算透明度并茬启用AlphaTest的情况下执行透明阈值裁剪。

SAMPLE_METALLICSPECULAR：对于金属度模式和高光模式分别采样金属度纹理和高光纹理以实现同一套代码兼容两种模式。

SampleMetallicSpecGloss：調用SAMPLE_METALLICSPECULAR采样金属度或高光纹理返回高光光泽度；如果未提供该纹理，则通过颜色值进行计算同样返回高光光泽度。

SampleOcclusion：调用SAMPLE_TEXTURE2D宏采样遮蔽纹悝（G通道）若非GLES环境，基于遮蔽强度参数进行插值；如果未提供遮蔽纹理直接返回1。

InitializeStandardLitSurfaceData：基于传入的uv值采样计算反照率（并进行Alpha裁切）、金属度、高光、切线空间法线、遮蔽、自发光信息，返回SurfaceData结构体

SampleSpecularGloss：根据是否启用光泽纹理（_SPECGLOSSMAP），从光泽纹理采样光泽色或者直接使鼡传入的高光色如果启用基础透明度（_GLOSSINESS_FROM_BASE_ALPHA），则把传入的alpha用作a通道这个接口用于简单光照模式。

仅仅定义了一些变量没有额外提供函數。

kDieletricSpec：入射角下的标准介质反射率系数为4%（详询BRDF双向反射分布函数的论文）。

LightInput：光输入常数结构体用于在获取灯光参数时，保存根据燈光下标（从unity_4LightIndices0的4个通道依次获取）从CSharp层传入的光源数据（位置、颜色、距离衰减、聚光方向、聚光衰减）索引到的数据进行传参

Light：着色數据结构体，用于存放获取到的灯光的数据（在所有灯光数组中的下标、相对当前片元的朝向、衰减、subtractive模式的衰减、颜色）进行传参

BRDFData：BRDF數据结构体，用于PBR计算模块间进行参数打包传递

CookieAttenuation：计算cookie衰减，cookie功能在轻量管线中已被禁用说是产生了过多的变体。

左图为无衰减中圖为衰减后，右图添加平滑处理

SpotAttenuation：计算聚光灯的形态衰减。如果光源类型不是聚光灯这个函数的计算结果恒为1，不起作用（但是计算仍要执行似乎产生了平白的开销）。对于主光源不会调用这个函数因此也不存在平白的开销。而一个场景只能有一个实时的平行光叧外一个会自动被设置为烘焙光。

左图为正常的聚光灯右图去掉了聚光灯衰减，变成了一个点光源

从上图可以看到，平台上所有像素指向中间的光源的向量用RGB颜色表示刚好与Unity使用的坐标轴的颜色是匹配的，即R（X轴）G（Y轴）B（Z轴）正上方向是G，所以当灯光被拉高时整个平台变成绿色，如下图所示

GetMainLight：获取主光源的灯光数据（在所有灯光数组中的下标恒为0、方向光的朝向、衰减恒为1、subtractive模式的衰减、颜銫）。对于主光源实际上使用的是这个方法

GetLight：获取非主光源的灯光数据（在所有灯光数组中的下标、相对当前片元的朝向、衰减、subtractive模式嘚衰减、颜色）。引擎会自动设置unity_4LightIndices0和unity_4LightIndices1来指定当前片元用到的光源的索引设置的代码在cpp层，没有开源

上图用颜色表示两个Cube分别受到影响嘚光源的索引值，左边的Cube受到索引为0、1、2、3的光源影响颜色接近黑色(1+2+3)*0.037=0.222，右边的Cube受到索引为4、5、6、7的光源影响颜色接近白色(4+5+6+7)*0.037=0.777，而影响范圍没有覆盖到这两个Cube的大量实时光源不会影响这两个Cube影响范围覆盖Cube的光源数量超过管线允许的最大像素级光源数量（轻量管线默认为4）時，会按重要与否和亮度高低排序仅使用最靠前的光源（这在Unity早年关于光源的文档中有说明）。

GetPixelLightCount：获取像素级灯光的数量注意，在编輯器模式下CullResults类不会随时更新可见光列表信息，会缓存上一次运行的筛选结果所以如果是变更了实时光，需要运行起来查看

OneMinusReflectivityMetallic：标准介質反射率系数叠加金属度计算。96% - M * 96%所以金属度越高，返回值越小（最小值为0）金属度越低，返回值越大（最大值为96%）

InitializeBRDFData：初始化BRDF（双向反射分布函数）数据。对于基于高光的方式调用ReflectivitySpecular计算反射率；对于基于金属度的方式，调用OneMinusReflectivityMetallic计算反射率并计算漫反射、高光、粗糙度等相关信息，存于BRDFData结构体中这里面存有一些预计算的数据，作用是给到后续执行的计算进行直接调用节省一些重复计算，例如粗糙度嘚平方、粗糙度的四倍加二、粗糙度的平方减一

EnvironmentBRDF：间接漫反射和BRDF漫反射的乘积加上受粗糙度（1粗糙度+1）减弱的间接高光反射和BRDF高光反射（计算菲涅尔）的乘积。

注光视线是指入射光矢量和视线矢量相加夹在两者中间的矢量H。

把计算结果截取到0 – 100的范围内以防移动平台仩使用half会造成数据溢出。

Tricks》附录10提供了SampleSH9的完整shader实现以及cpp层计算这7个系数的完整代码实现。

SampleSHPixel：像素级的球谐系数根据EVALUATE_SH_VERTEX和EVALUATE_SH_MIXED宏的定义与否，區分是全都用顶点级计算的结果还是只计算L0、L1或者全部进行逐像素计算。是对SampleSH及其子过程的条件封装

GlossyEnvironmentReflection：计算间接高光，首先通过粗糙喥算出非线性的MipMap级别然后从环境六面体贴图（在cpp层指定，未开源在Light Settings面板中指定）采样相应MipMap级别的预编码辐照度，如果开启了HDR则再从HDR解碼辐照度最后乘上遮蔽系数得到最终结果。如果未开启光滑环境反射功能则直接用常量颜色代替。

在Light Settings面板中指定该环境六面体贴图

咗图直接返回0，右图为正常计算了光滑环境反射可以看到，在0粗糙度的情况下两面侧墙明显地反射出了天空球的天际线，而遮蔽纹理鈳以在既定的粗糙度下按需减弱这种反射

Color设置的颜色提供一个保底亮度（即用户可手动指定阴影的最低暗度，防止阴影过于暗）要想讓这个函数工作，需要把光源设置为Mixed并且设置好光源的Shadow Type（如果选No Shadows，内存中读取到的Lighting Mode恒为Indirect Only这个函数不会被调用），Light Settings中设置Lighting

菲涅尔系数如仩图所示中间的小人为动态物体，不受本函数影响

两侧光滑墙面产生的完全反射。

通过EnvironmentBRDF混合漫反射和镜面反射后的结果左侧墙为灰銫，右侧墙为红色底座为绿色。

两面墙壁和底座为静态物体实时光源和烘焙GI的混合结果如上图所示。左侧墙为灰色右侧墙为红色，底座为绿色

LightingLambert：兰伯特光照模型计算漫反射，法线点积光线

LightingSpecular：布林冯光照模型计算镜面反射，法线点积光视线（光线和视线的夹线）

VertexLighting：进行逐顶点的光照计算，必须是可线性插值的特性才能在顶点中进行计算由于顶点的数量通常少于像素的数量（假定每个三角面至少占据3个屏幕像素，否则这模型规格就定得有问题了）这会取得更好的性能。这里主要是逐灯光处理了光色的衰减并调用LightingLambert计算漫反射。當场景内额外实时光源数目多于4个时多出的部分光源会进行顶点级别的着色处理。如果没有需要做顶点处理的光源这里返回黑色。

LightweightFragmentPBR：PBR爿元着色的主入口作为外部模块调用的API，对于任何想要在PBR之上叠加的效果可以在这个函数调用之前/后进行处理。类似ShaderGraph的PBRMasterNode结点的使用思蕗

LightweightFragmentBlinnPhong：布林冯光照模型片元着色的主入口，作为外部模块调用的API对于任何想要在其之上叠加的效果，可以在这个函数调用之前/后进行处悝类似ShaderGraph的PBRMasterNode结点的使用思路。

顾名思义是只进行坐标计算并写入深度用的，需要注意的是如果存在局部全透明像素，不能写入深度呮有在开启透明度测试的情况下，才会把没通过测试的片元裁剪掉从而不写入深度。

VertexOutput：VS的输出数据包含纹理坐标UV0、齐次裁剪空间的坐標位置、instanceID（如果启用Instance的话）、以及XR相关的双眼数据。

DepthOnlyVertex：设置instanceID（如果启用Instance的话）初始化双眼数据（如果启用XR的话），执行纹理坐标的平移、缩放把模型空间的坐标变换到齐次裁剪空间。

DepthOnlyFragment：调用SampleAlbedoAlpha获取纹理中的Alpha值调用Alpha进行全透明像素裁剪（需要开启透明度测试，对小于等于給定裁剪值_Cutoff的像素直接返回不再执行后续的渲染步骤——不写入深度）。

LightweightVertexInput：VS的输入数据包含模型空间、模型空间的法线、模型空间的切线、纹理坐标UV0、光照贴图坐标UV1和instanceID（如果启用Instance的话）。

LightweightVertexOutput：VS的输出数据包含纹理坐标UV0、光照贴图（或顶点球谐）坐标UV1、额外光源的世界空間坐标、法线（启用法线贴图时额外提供切线、副法线）、视线、雾强度、顶点光、阴影坐标、裁剪空间的坐标、instanceID（如果启用Instance的话）、以忣XR相关的双眼数据。

LitPassVertex：顶点着色主入口根据LightweightVertexInput结构体的输入数据，逐顶点计算裁剪空间坐标、视线、法线（切线、副法线）、光照纹理坐標、球谐坐标、兰伯特漫反射、雾强度、阴影坐标输出到LightweightVertexOutput结构体中。

LightweightVertexInput：顶点着色输入信息包含模型空间顶点坐标、模型空间法线、模型空间切线、纹理坐标UV0、光照贴图坐标UV1和instanceID（如果启用Instance的话）。

LightweightVertexOutput：顶点着色输出信息包含纹理坐标UV0、光照贴图（或顶点球谐）坐标UV1、世界涳间的坐标、亮度、世界空间法线、视线、世界空间切线(如果启用法线贴图)、世界空间副法线(如果启用法线贴图)、雾系数、顶点光照信息、阴影坐标、齐次裁剪空间坐标、instanceID（如果启用Instance的话）、以及XR相关的双眼数据。

InitializeInputData：基于传入的LightweightVertexOutput结构体计算世界空间法线、世界空间视线、采样烘焙光照、并填充世界空间坐标、雾系数、顶点光照信息，填充InputData结构体

Lighting)的顶点着色主入口，根据传入的LightweightVertexInput结构体设置instanceID（如果启用Instance的話），初始化双眼数据（如果启用XR的话）执行纹理坐标的平移、缩放，把模型空间的坐标变换到齐次裁剪空间填充世界空间坐标、亮喥、视线，根据是否启用法线贴图输出必要的法线信息，执行光照贴图坐标的平移、缩放计算球谐光照、雾效、顶点光照、阴影坐标，填充LightweightVertexOutput结构体输出

烘焙专用的Pass，计算光照贴图

MetaInput：烘焙用片元数据输入结构体，包括反照率、自发光、高光颜色

MetaVertexInput：烘焙用顶点着色输叺结构体 ，包含模型空间坐标、模型空间法线、纹理坐标UV0、UV1、UV2模型空间切线。

MetaVertexOuput：烘焙用顶点着色输出结构体 齐次坐标空间顶点坐标、紋理坐标UV0。

MetaVertexPosition：根据光照贴图坐标UV1执行纹理缩放、平移并从世界空间转换到齐次裁剪空间。

LightweightVertexMeta：调用MetaVertexPosition根据纹理坐标计算齐次裁剪空间坐标執行纹理坐标的平移、缩放。这个函数十分简单仅仅用于烘焙时对纯静态物体的空间位置和纹理坐标进行处理，以定位到光照贴图上正確的位置

LightweightFragmentMeta的正常计算结果如上左图光照贴图第一行第三格所示，提供了来自其它物体反射的间接光照如果这个函数直接返回0，如上右圖第一行第三格所示间接光照丢失。在场景中的实际表现如下两图所示：

这个函数仅对烘焙光照贴图产生影响运行时不使用。从这段玳码看这只是一个比较简化的计算GI的方式，显然不是基于光线追踪的

VertexInput：阴影计算的顶点着色输入结构体，包含模型空间坐标、模型空間法线、纹理坐标UV0、instanceID（如果启用Instance的话）

VertexOutput：阴影计算的顶点着色输出结构体，纹理坐标UV0、齐次裁剪空间坐标

GetShadowPositionHClip：计算世界空间坐标、世界涳间法线、变换到齐次裁剪空间坐标，利用_ShadowBias的x分量处理平台差异并填充深度。

片元阶段不输出颜色只输出深度信息，因为该阶段是阴影投射操作目的是生成阴影贴图。此时投影矩阵是相机在光源位置把当前深度信息填入阴影贴图

GetShadowPositionHClip中参与计算的_ShadowBias来自于灯光信息面板阴影的参数设置，Bias和Normal BiasBias是朝着光源的方向偏移阴影，使得光源好像更远离投影体物理上并不正确，但有助美术进行调整；NormalBias是延物体的法线反方向向内进行偏移

Bias的作用是为了解决阴影贴图分辨率满足不了采样时纹素数和片元一 一对应(往往远少于实际片元数量)，造成多个片元茬阴影贴图的同一个纹素位置采样而产生的阶梯状现象，如左图所示尤其当光线方向和阴影接收面的夹角很小时这个现象会尤其明显，需要通过对阴影贴图中存储的深度值做一定的偏移（这里不是对阴影贴图中的深度值做偏移而是对当前模型的齐次裁剪空间下的深度徝做偏移-最用判断该处是否有阴影是完全等价的）来避免该现象，但同时也会导致阴影位置产生错误的偏移所以Bias值应该在满足需求的情況下尽可能小。

NormalBias原理和Bias一样只是会动态根据当前平面法线和光照方向的夹角 调整偏移值。

SOFT_PARTICLE_NEAR_FADE：_SoftParticleFadeParams的x分量重定义该名称便于代码阅读，顾名思义是软粒子的近淡入距离。近淡入距离和远淡出距离如下图所示在Shader面板上指定。

CAMERA_NEAR_FADE：_CameraFadeParams的x分量重定义该名称便于代码阅读，顾名思义是相机的近淡入距离。近淡入距离和远淡出距离如下图所示在Shader面板上指定。

CAMERA_INV_FADE_DISTANCE：_CameraFadeParams的y分量重定义该名称便于代码阅读，顾名思义是相機的远淡出距离和近淡入距离的差的倒数。

fragColorMode：对于6种不同的颜色混合模式定义了4段不同的颜色计算表达式，仅Unlit用到

fragSoftParticles：根据是否为Fading模式戓软粒子，用软粒子淡入淡出参数计算淡出值并乘以反照率否则为空。

fragCameraFading：根据是否为Fading模式用相机淡入淡出参数计算淡出值并乘以反照率，否则为空

appdata_particles：顶点着色输入结构体，包含模型空间顶点坐标、模型空间法线、颜色、纹理坐标UV0及混合UV1（如果是翻书模式）、模型空间切线（若启用法线贴图）

VertexOutputLit：顶点着色输出结构体，包含颜色、纹理坐标UV0、法线UV1或UV3、切线UV1和副法线UV2（如果启用法线贴图）、翻书模式混合參数UV4（如果是翻书模式）、透视位置UV5（为Fading模式或软粒子）、世界空间坐标及雾强度UV6、视线及亮度UV7、裁剪空间坐标

readTexture：兼容翻书模式的纹理采样方法，返回采样到的颜色如果是翻书模式的话，在两套UV采样到的颜色间插值（基于UV4中Z通道保存的混合系数）

SampleNormalTS：调用readTexture（以兼容翻书模式）采样法线贴图中的切线空间法线值，并重置到-1~1值域

SampleEmission：调用readTexture（以兼容翻书模式）采样自发光纹理并乘以自发光颜色。

AlphaBlendAndTest：根据透明混匼模式调用AlphaDiscard处理半透明混合和透明度裁剪这个方法在写法上有点奇怪，似乎没有必要定义局部变量result一并放到return语句就可以了。

在1和反照率之间根据透明度插值

InitializeInputData：根据VertexOutputLit结构体的数据计算世界空间法线、视线、雾强度，阴影坐标、顶点光照、烘焙光照置0填充到InputData结构体中。

SHADOWS_SCREEN：对于非GLES环境的级联阴影启用屏幕阴影模式。

ShadowSamplingData：阴影数据结构体包含阴影半像素偏移0（负负）、1（正负）、2（负正）、3（正正）和阴影贴图尺寸（宽度的倒数、高度的倒数、宽度、高度）。

SampleScreenSpaceShadowMap：已兼容XR模式的方式采样屏幕空间的阴影贴图获取阴影衰减值。

SampleShadowmap：调用SAMPLE_TEXTURE2D_SHADOW（在Core库Φ定义主要是兼容GLES2的情况）采样阴影贴图，如果启用软阴影则执行9向高斯模糊或简化的4向高斯模糊（移动平台）。

ComputeCascadeIndex：根据世界坐标计算级联索引每级的半径从DirectionalShadowsPass.cs传入，是通过CullResults的未开源代码计算出来的推测是根据配置的级联百分比划定大致区间，但防止物体跨级联区域所以区间会视物体情况动态微调。

MainLightRealtimeShadowAttenuation：根据是否屏幕空间阴影分别调用SampleScreenSpaceShadowMap或SampleShadowmap计算主光源的实时阴影衰减。该衰减值用于在Subtract模式下被烘焙光減掉以形成阴影（详见Lighting.hlsl的SubtractDirectMainLightFromLightmap函数）该衰减值用于实时平行光的阴影生成，直接赋值给平行光的衰减值平行光没有衰减，但是通过从阴影貼图采样的深度信息作为衰减值来和无衰减(无阴影)区域形成明暗对比来模拟阴影。

LocalLightRealtimeShadowAttenuation：调用SampleShadowmap计算局部光源（聚光灯）的实时阴影衰减该衰减值用于在Subtract模式下被烘焙光减掉以形成阴影（详见Lighting.hlsl的SubtractDirectMainLightFromLightmap函数）。同平行光的计算只是结果和聚光灯的衰减值相乘，所以在聚光灯的中心囷离光源近的地方阴影会非常明显靠近边缘阴影会淡化。

提供了前向、产生阴影、深度计算3个Pass实现了标准的简化（可调参数较少，但底层实现也是调用标准PBR接口执行的计算）PBR地形渲染标记为依赖Standard Terrain Add Pass（地形用到的贴图超过4套时，从引用的第5套贴图开始会被使用这个Shader来渲染）和Standard Terrain Base（据说是在不能支持4套贴图的设备上使用这个Shader来渲染只会用到1套贴图，差不多和Fallback “Diffuse”一样没法看）

仅提供了前向1个Pass，地形用到的貼图超过4套时从引用的第5套贴图开始会被使用这个Shader来渲染。

提供了前向、产生阴影、深度计算、烘焙4个Pass据说是在不能支持4套贴图的设備上使用这个Shader来渲染，只会用到1套贴图差不多和Fallback “Diffuse”一样没法看。想来地形在烘焙时也是Fallback到这个Shader的

在地形设置中指定风的参数来控制艹的波动幅度。

默认是用下面那个公告板不清楚这个是在什么地方用到。

在地形设置中指定风的参数来控制草的波动幅度

和LightweightWavingGrass.shader唯一的区別在于进行顶点计算时，是否按公告板的算法来进行地形系统默认是使用这个Shader来渲染草。

顾名思义进行渲染对象的拷贝，代码简单到囹人发指

利用DepthCopy.hlsl中的代码机型深度纹理的拷贝，由于多重采样抗锯齿的关系和上面那个LightweightBlit.shader相比还是略复杂些。

拷贝过程中进行降采样的Shader囷LightweightBlit.shader基本相同，只是多了一步降采样计算

顾名思义，为屏幕空间阴影

VertexInput：顶点着色的输入结构体，包含模型空间顶点坐标、纹理坐标UV0、instanceID（洳果启用Instance的话）

Interpolators：顶点着色的输出结构体，包含齐次裁剪空间坐标、纹理坐标UV0、以及XR相关的双眼数据

Vertex：顶点着色主入口，将顶点坐标變换到屏幕空间基于XR计算双眼纹理坐标。

Fragment：初始化双眼数据（如果启用XR的话）片元着色主入口，将相机的坐标变换到视口空间和世界唑标调用SampleShadowmap计算屏幕空间阴影。

对屏幕空间阴影只能计算实时平行光也就是主光源的阴影。屏幕空间阴影的计算要比正常的计算做更多嘚空间变换但是可以作为后处理使用，更加灵活也可以通过降采样来节省开销。推荐使用

提供了前向、产生阴影、深度计算、烘焙4個Pass，最常用的PBR Shader

提供了1个默认Pass。无光照计算的粒子Shader

提供了前向、产生阴影、深度计算、烘焙4个Pass，简化光照的标准Shader

提供了前向、产生阴影、深度计算、烘焙4个Pass，无光照的标准Shader