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title: "Shader"
type: concept
tags: [game-dev, rendering, graphics]
sources: [technical-artist, unity-shader-graph-artist]
last_updated: 2026-05-01
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# Shader

## Definition
Shader（着色器）是在 GPU 上运行的专用程序，控制像素如何被渲染——决定颜色、光照、阴影、透明度等视觉特性。游戏开发中最常用的语言为 HLSL（DirectX/PC）、GLSL（OpenGL/Linux）和 ShaderLab（Unity）。

## Core Concepts

### Vertex Shader
逐顶点执行，负责几何变换（模型空间 → 世界空间 → 视图空间 → 屏幕空间）和传递顶点属性（UV、法线）。

### Fragment/Pixel Shader
逐像素执行，决定最终像素颜色。性能敏感操作应优先考虑移至 Vertex Shader。

### Surface Shader（Unity 概念）
Unity URP/HDRP 的高级抽象，自动处理光照模型，开发者只需定义表面属性。

### Compute Shader
通用 GPU 计算，可用于后处理、特效、布料模拟等非传统渲染任务。

## Technical Artist 的 Shader 标准

- **移动端安全变体**：所有自定义着色器必须包含移动端安全版本或明确标注平台限制
- **Shader 复杂度分析**：使用引擎的 Shader 复杂度可视化工具验证，绿色/黄色合格，红色必须修订
- **参数文档化**：暴露给艺术家的所有着色器参数必须在材质检查器中有 Tooltip 注释
- **避免逐像素操作**：可在顶点阶段完成的操作不应放在像素阶段（移动端尤其重要）

## Shader 类型与预算

| 类型 | PC 复杂度 | Mobile 复杂度 | 典型应用 |
|------|-----------|---------------|---------|
| Unlit | 极低 | 极低 | UI、纯色物体 |
| Lit (PBR) | 中等 | 中等-高 | 角色、环境 |
| 透明/加法 | 中等 | 高 | VFX、玻璃 |
| 自定义光照 | 高 | 极高 | 特殊效果 |

## Unity Shader Graph 规范（来自 [[unity-shader-graph-artist]]）

### Sub-Graph 强制复用
所有重复逻辑必须封装为 Sub-Graph，重复节点簇是维护和一致性失败。Sub-Graph 封装典型场景：DissolveCore（消融逻辑）、Fresnel（边缘高光）、TriplanarMapping（三角平面映射）。

### URP / HDRP API 严格区分
- **URP 自定义通道**：`ScriptableRendererFeature` + `ScriptableRenderPass`，不能用 `OnRenderImage`
- **HDRP 自定义通道**：`CustomPassVolume` + `CustomPass`，API 与 URP 不兼容
- Shader Graph 必须设置正确的 Render Pipeline asset，否则 URP 图形无法在 HDRP 中工作

### 移动端性能硬约束
| 指标 | 上限 |
|------|------|
| 每 Fragment Pass 纹理采样 | ≤ 32 次 |
| 不透明 Fragment ALU | ≤ 60 条 |
| Alpha Clipping | 优先于 Alpha Blend（避免过度绘制深度排序） |
| `ddx`/`ddy` 导数 | 移动端禁止（tile-based GPU 上行为未定义） |

### HLSL 规范
- 使用 `.hlsl` 扩展名声明 include 文件，`.shader` 扩展名声明 ShaderLab wrapper
- 必须使用 `TEXTURE2D`/`SAMPLER` 宏（`Core.hlsl`），`sampler2D` 不是 SRP 兼容的
- `CBUFFER_START(UnityPerMaterial)` 属性块必须与 `Properties` 块完全匹配，否则产生静默黑材质

## Related Concepts
- [[VFX]]：Shader 常用于 VFX 特效实现
- [[LOD-Pipeline]]：LOD 切换时着色器需保持视觉一致性
- [[RenderingPipeline]]：Shader 是渲染管线的可编程核心

## Connections
- [[TechnicalArtist]] ← writes ← Shader
- [[UnityShaderGraphArtist]] ← Unity 专精 ← Shader
- [[VFX]] ← implements via ← Shader
- [[URP]] ← 渲染管线 ← Shader
- [[HDRP]] ← 渲染管线 ← Shader