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内置 Legacy Shader 导读 ​

Legacy Shader 相关的源码，有两个目录：

  • internal/chunks/legacy/
  • internal/effects/legacy/

在 chunks/legacy/ 目录中，存放的是一些公共函数，如解码器、雾效、输入、输出、阴影、骨骼蒙皮等等。

Legacy Shader 和 Surface Shader 都会调用 internal/chunks/builtin/ 和 internal/chunks/common/ 提供的函数。

在 effects/legacy/ 目录中，提供了三个内置的 Legacy Shader：

  • standard： 标准材质
  • terrain：用于地形渲染
  • toon：用于卡通渲染

基本结构 ​

Legacy Shader 代码通常由几个部分组成：

  • 信息描述（CCEffect）：描述此 Shader 的技术、渲染过程组成部分，以及每个渲染过程使用的 Shader、渲染状态、属性等。
  • 共享常量（Shared UBOs）：把 vs 和 fs 都需要用到的 uniforms 定义在一起，方便管理。
  • 主体函数（Shader Body）：用于实现具体的 Shader 主体。

Legacy Shader 中的 CCEffect 和 共享常量部分与 Surface Shader 一致，可前往 内置 Surface Shader 导读 了解详情。

着色函数 ​

为了更好地理解渲染流程，请先查看 前向渲染与延迟渲染 Shader 执行流程。

standard(PBR) ​

在 legacy/standard.effect 中，定义了着色相关的Shader代码：

ts
CCProgram standard-vs %{
    //...
    void main(){
        StandardVertInput In;
        CCVertInput(In);
        //...
        gl_Position = cc_matProj * (cc_matView * matWorld) * In.position;
    }
}%

CCProgram standard-fs %{
    //...
    void surf(out StandardSurface s){
        //s.albedo = ...
        //s.occlusion = ...
        //s.roughness = ...
        //s.metallic = ...
        //s.specularIntensity = ...
        //s.normal = ...
    }
    CC_STANDARD_SURFACE_ENTRY()
}%

可以看到，在 vs 中，直接使用了 main 函数作为入口，而在 fs 中，只有一个 surf 函数。

这是因为 CC_STANDARD_SURFACE_ENTRY 宏展开后，就是 main 函数，这个 main 函数会调用 surf 函数。

terrain ​

terrain 使用 StandardSurface 作为材质表面数据结构，使用 CC_STANDARD_SURFACE_ENTRY 作为入口。这就说明，terrain 的渲染流程与光照计算和 standard 完全一致。

只是由于地形采用的是多层纹理混合，所以 terrain 使用的纹理以及 surf 函数实现细节与 standard 的有较大区别。

toon ​

在 legacy/toon.effect 中，我们可以看到：

ts
CCProgram toon-vs %{
    //...
    void main(){
        StandardVertInput In;
        CCVertInput(In);
        //...
        gl_Position = cc_matProj * (cc_matView * matWorld) * In.position;
    }
}%

CCProgram toon-fs %{
    //...
    void surf(out ToonSurface s){
        //s.baseStep = ...
        //s.baseFeather = ...
        //s.shadeStep = ...
        //s.shadeFeather = ...
        //s.shadowCover = ...
    }

    void frag(){
        ToonSurface s; surf(s);
        vec4 color = CCToonShading(s);
        return CCFragOutput(color);
    }
}%

toon 最大的特征是在 CCEffect 中，多定义了一个 outline pass，outline pass 的代码在 chunks/legacy/main-functions/outline-vs(fs) 中。

toon 材质表面数据结构为 ToonSurface，与 standard 使用的不一样。 在 frag 函数中可以看到， toon 的光照计算使用了专门的 CCToonShading 函数。

并且，toon 自己定义了一个 frag 入口函数，未使用 CC_STANDARD_SURFACE_ENTRY 宏。这也意味着，toon 是不支持延迟渲染的。

shadow-caster ​

可以看到，standard，terrain，toon 都有关于 shadow 的代码片段：

ts
CCProgram shadow-caster-vs %{
    //...
}%

CCProgram shadow-caster-fs %{
    //...
}%

这个套 vs/fs 用于阴影贴图生成，引擎渲染管线会在阴影贴图生成阶段，查找 phase 为 shadow-add 的 pass 进行绘制。