Classificação de Shaders na Unity

Na Unity, os shaders são categorizados em diferentes tipos com base em sua aplicação:

• Standard Surface Shader: Template para shaders de superfície com modelo de iluminação padrão.
• Unlit Shader: Shader básico vértice/fragmento sem iluminação integrada.
• Image Effect Shader: Template para efeitos pós-processamento na tela.
• Compute Shader: Utilizado para cálculos paralelos na GPU, fora do pipeline de renderização convencional.
• Ray Tracing Shader: Destinado a efeitos de ray tracing.

O foco principal aqui será nos shaders Unlit, que são fundamentais para aprender a estrutura básica.

Estrutura Geral de um Shader

Um shader na Unity segue uma hierarquia específica. Ao criar um Stadnard Surface Shader, sua estrutura é composta principalmente por seções como nome do shader, propriedades, subshaders e fallback.

Nome do Shader

O nome do shader determina o caminho de acesso pelos materiais e é usado em referências entre shaders.

Seção de Propriedades

Esta seção define atributos externos que podem ser configurados através do inspector do material, permitindo alterações dinâmicas nos dados do shader.

A estrutura de uma propriedade segue o padrão:

// _nomeVariavel ("Nome Exibido", tipo) = valorPadrao [_opcoes]
// _nomeVariavel: Nome interno da variável, geralmente prefixado com underline.
// Nome Exibido: Rótulo visível no painel de materiais.
// tipo: Tipo de dado (número, cor/vetor, textura).
// valorPadrao: Valor inicial atribuído ao material.

Os tipos de propriedades incluem:

Tipos Numéricos

Valores como inteiros, floats e ranges são suportados. Inteiros são convertidos automaticamente para floats.

        _contInteiro ("Valor Inteiro", Int) = 0
        _contFlutuante ("Valor Flutuante", Float) = 0.0
        _contIntervalo ("Valor Intervalo", Range(1,2)) = 1.5

Tipos de Cor e Vetor

Cores (RGBA) e vetores (XYZW) ambos usam quatro componentes.

        _corPrincipal ("Cor Principal", Color) = (1,1,1,1) // Valores de 0 a 1
        _vetorDirecao ("Vetor Direção", Vector) = (1,1,1,1) // Valores ilimitados

Texturas

Diversos tipos de texturas são suportados, como 2D, arrays de texturas, cubemaps e 3D.

        // Exemplo de textura 2D
        _texturaDifusa ("Textura Difusa", 2D) = "white" {}

Valores padrão comuns incluem "white" (branco), "black" (preto), "gray" (cinza), "bump" (mapa de normais) e "red" (vermelho).

Seção SubShader

Cada shader pode conter múltiplos subshaedrs para compatibilidade com diferentes hardware. O Unity testa cada subshader sequencialmente até encontrar um que seja suportado.

Um subshader é composto por:

• Tags (Etiquetas): Definem como e quando o objeto é renderizado.
• Estados de Renderização: Controlam aspectos como culling, teste de profundidade e blending.
• Passagens (Pass): Implementações de código que são executadas durente a renderização. Cada passagem renderiza o objeto uma vez; múltiplas passagens podem ser usadas para efeitos avançados, mas devem ser minimizadas para otimizar desempenho.

Tags no SubShader

As tags incluem configurações como fila de renderização, tipo de renderização, e controle de batching e sombras.

        Tags {
            "Queue" = "Geometry" // Fila para objetos opacos
            "RenderType" = "Opaque" // Classifica o shader para substituição
            "DisableBatching" = "True" // Desativa batching para preservar espaço do modelo
            "ForceNoShadowCasting" = "False" // Permite projeção de sombras
            "IgnoreProjector" = "True" // Ignora projetores
        }

Estados de Renderização

Esses estados controlam operações como culling, teste de profundidade e blending de cores.

• Culling: Determina quais faces são renderizadas. Exemplo: Cull Back (padrão), Cull Front, Cull Off.
• Teste de Profundidade: Gerencia a relação de oclusão entre objetos. O buffer de profundidade armazena valores de profundidade; pixels são renderizados com base na comparação. Exemplo: ZWrite On (escreve no buffer), ZTest LEqual (menor ou igual, padrão).
• Blending de Cores: Define como as cores são misturadas, útil para efeitos de transparência. Exemplo: Blend One One (adição linear).

Esses estados podem ser definidos tanto no SubShader quanto em uma Passagem, afetando o escopo respectivo.

Passagem (Pass)

Cada passagem tem uma estrutura que inclui nome, tags, estados de renderização e código do shader.

        Pass {
            Name "NomeDaPassagem"
            Tags { "LightMode" = "ForwardBase" } // Define o estágio de renderização
            // Outros estados e código CG/HLSL aqui
        }

Passagens podem ser referenciadas em outros shaders usando UsePass. O Unity converte nomes para maiúsculas, portanto referências devem usar letras maiúsculas.

Comandos especiais como GrabPass podem ser usados para capturar o conteúdo da tela em uma textura para uso subsequente.

        GrabPass { "_NomeTexturaCapturada" }

Fallback

Se nenhum subshader for suportado, o shader fallback é usado como garantia para que o objeto seja renderizado de alguma forma.

        FallBack "NomeShaderFallback"

Esta estrutura fornece a base para o desenvolvimento de shaders na Unity, permitindo a criação de efeitos visuais customizados.