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原文：Making multiple shader program variants
版本：2019.1

Making multiple shader program variants

制作shader程序多变体

通常它将方便保留大部分shader代码是不变得，但允许少量不同的shader “variants” 将会被生成。这通常叫"超集shader"( “mega shaders” or “uber shaders” )，变体是根据shader代码中的预处理指令的每种情况，分别编译多次，编译出不同版本的变体。

为了使用这点，你可以在shader snippet（shader代码段） 使用 #pragma multi_compile 或是 #pragma shader_feature 指令。这同样可作用于 surface shader。

在运行时，Unity将根据 材质关键字（Material.EnableKeyword 和 Material.DisableKeyword）或是全局的 shader 关键字（Shader.EnableKeyword 和 Shader.DisableKeyword）来选用shader变体版本。

How multi_compile works

multi_compile 是怎么工作的

指令例子：

#pragma multi_compile FANCY_STUFF_OFF FANCY_STUFF_ON

这个例子的指令将生成2个shader变体：一个是 FANCY_STUFF_OFF 定义的，另一个是 FANCY_STUFF_ON。在运行时，Unity可在Material或是全局的shader关键字中激活它们的其一。如果两个关键字都启用了，那么将会只用第一个（如上面例子中，只会使用 FANCY_STUFF_OFF）。

你可以在同一行的 multi_compile 添加更多的关键字。如：

#pragma multi_compile SIMPLE_SHADING BETTER_SHADING GOOD_SHADING BEST_SHADING

这个例子的指令将生成4个shader变体： SIMPLE_SHADING，BETTER_SHADING，GOOD_SHADING 和 BEST_SHADING。

生成一个无变体宏定义的shader，添加一个名为下滑线即可（__）。这是中很常用的技术，用来避免使用两个关键字来做开关，因为在一个项目中，关键字的数量是有限的（查看后面的小节 Keyword limits）。例如：

#pragma multi_compile __ FOO_ON

这个指令生成的shader变体有：一个啥也没定义的（__），和另一个使用 FOO_ON 定义的。

Difference between shader_feature and multi_compile

shader_feature与multi_compile的区别

shader_feature 与 multi_compile 非常类似。它们唯一的区别是：使用 shader_feature 的话，在unity构建发布时，是不会包含上未启用的 shader_feature 的变体代码。就为这个原因，你就应该使用 shader_feature 来给你的材质定义关键字，而 multi_compile 对应从代码中来设置全局关键字的方式比较适合。

另外，还有一种简单的写法，只有一个关键字：

#pragma shader_feature FANCY_STUFF

其实是 #pragma shader_feature _ FANCY_STUFF 的简写。最终编译后也会是生成两个shader变体（第一个是无定义的，第二则有。）

Combining several multi_compile liens

如果你提供的 multi_compile 有多行定义，Unity最终编译将尽可能的将这些行分别组合。例如：

#pragma multi_compile A B C
#pragma multi_compile D E

第一行生成3个变体，而第二行是2个。但总的变体数量为6个（A+D，B+D，C+D，A+E，B+E，CE）。
（假设有3行，每行有：A，B，C个，总量就是：ABC个，所以multi_compile 定义行，且每个都用在代码定义判断，那么该shader编译出来的变体就会非常的多，导致shader资源变得很大。）

你可以将每一行的 multi_compile 看作是控制shader的一个"feature"（功能特性）。要记住，这种方式会使shader变体数量极快速的增长。例如，10行 multi_compile 特性定义，每行2个，那么最后将会生成 1024 个shader变体。

Keyword limits

关键字的限制

在Unity中的shader变体关键字的数量限制最多为256个（全局关键字256个，注意是全局的，因为下面还会介绍局部的），而Unity内部本身使用了60个（因此用户能使用量就是(256-60)个）。关键字在Unity项目中是全局启用的，所以当你在几个不同的着色器中定义多个关键字时，请注意不要超过这个限制。

Local keywords

局部关键字

shader_feature 和 multi_compile 关键字的缺点是：定义后都会占用Unity全局关键字数量（256个全局关键字，加上64个局部关键字）。为了避免这个问题，你可以使用不同的shader变体指令：shader_feature_local 和 multi_compile_local。

• shader_feature_local：类似于 shader_feature，但每个关键字都是局部的。
• multi_compile_local：类似于 multi_compile，但每个关键字都是局部的。

局部指令将保留定义的关键字都在定义它们的shader里，而不是引用于整个项目的。就为了这个原因，你就应该使用局部的关键字来替代全局关键字，除非你需要通常全局的脚本API来控制指定的关键字的启用/禁用。

当你使用关键字时，你可能会看到对性能的影响，但这都取决于你的项目是如何使用关键字的。每个shader的局部和全局关键字的总数都会影响性能：尽量以这种方式处理，尽量使用局部关键字，而少些使用全局关键字，每个shader都尽可能的减少关键字的总数量。

如果全局关键字与局部关键字同名，Unity键优先使用局部关键字。

Limitations

限制

• 不通能通过控制全局关键字开关的API来控制shader中的局部关键字（如：Shader.EnableKeyword或是CommandBuffer.EnableShaderKeyword）。
• 每个shader的局部关键字最大的数量是64个。
• 如果启用了一个shader没有定义的局部关键字，那么Unity将会去创建一个新的全局关键字。（当你是用全局的将会生成全局的，当你使用局部的API将生成局部的，如，Shader.EnableKeyword将生成全局，Material.EnableKeyword将生成局部的）

Exmaple

例如

#pragma multi_compile_local __ FOO_ON

该指令将生成2个shader变体：一个无定义的（__），和另一个 FOO_ON 的局部关键字。

启用方式与启用全局关键字方式一样：

public Material mat;
Private void Start()
{
mat.EnableKeyword("FOO_ON");
}

Built-in multi_compile shortcuts

内置的 multi_compile 的关键字快捷方式

编译shader多变体也有那么一些快捷的符号。它们大多数用于处理不同的光照，阴影和静态烘焙图。查看文档 rendering pipeline 了解详情。

• multi_compile_fwbase 编译处理PassType.ForwardBase 所需要的。这些变体分别处理不同类型的静态光照烘焙图，和主要方向光阴影的启用或禁用。
• multi_compile_fwdadd 编译处理 PassType.ForwardAdd 所需要的。这些变体分别处理方向光，聚灯光，或点光源类型和他们不同的烘焙贴图。
• multi_compile_fwdadd_fullshadows 和 multi_compile_fwdadd 一样，但也包含了实时光影的处理。
• multi_compile_fog 处理了一些不同雾化类型处理的变体（雾化算法模型：off/linear/exp/exp2）

多数内置的关键字快捷方式都会生出许多的shader变体。如果你的项目不需要其他的一些功能，你可以使用 #pragma skip_variatns 来跳过一个变体的编译。例如：

#pragma multi_compile_fwdadd
#pragma skip_variants POINT POINT_COOKIE

这个指令跳过了所有包含 POINT 或是 POINT_COOKIE 的变体编译。

Shader hardware variatns

shader硬件变体

shader的硬件变体允许给你提供对不同的硬件兼容做特殊的优化。你可以简单的创建能高效运行在指定平台的高度和低端的硬件的shader（如：OpenGL ES）。

为了启用shader硬件变体的生成，添加 #pragma hardware_tier_variatns renderer，renderer 是有效的 shader program pragmas 渲染平台的其一。使用这个 #pragma 定义下面3个shader变体，不论其他的关键字怎么样。每个变体都会有下面定义的变体之一来组合：

UNITY_HARDWARE_TIER1
UNITY_HARDWARE_TIER2
UNITY_HARDWARE_TIER3

（2019.1.7f1新版本中的UnityEngine.Graphics.activeTier 枚举对应上面的变体定义）

使用这些变体来为低端或高端硬件编写能保底运行或是额外功能的shader。在Unity编辑中，你可以使用图形仿真菜单（旧版本在：Editor->Grapphics Emulation，新版本(2019）在：Editor->Graphics Tiers，可以叫：图像级别）来测试任意的硬件级别，你可以在那里改变每个硬件级别。

为了让变体尽可能的小，Unity仅会发布运行后只加载一种。相同的shader（例如，如果你仅为TIER1级别的写一些版本，且其他的都一样）它们不会占用额外的硬盘空间。

在加载时，Unity会去检测GPU而自动选择对应的TIER级别。如果不能自动检测出GPU的硬件标准则默认使用最高级别的TIER值。你可以设置 Shader.globalShaderHardwareTier （Shader.globalShaderHardwareTier是旧版本的，新版本现在使用的是 UnityEngine.Graphics.activeTier）来重置TIER值，但你必须在Unity加载shader变体前设置。一个比较好的位置是，将设置 TIER 的脚本放到预加载场景，该预加载场景是加载主场景前就加载的，只要确保这个预加载场景有没任何shader加载就好了，这样可以减少BUG，可更好的维护。

这些 shader 硬件层级（TIER）与Unity的Quality Settings没有关系。它们是从Unity运行时就对GPU检测的层级设置。

Platform shader settings

shader平台设置

注意注意：（可以不看，因为现在都2019.1版本的文档了，但官方对于这个Platform shader settings的说明不是一般的混乱，在unity的论坛也是很多人吐槽不是一般的乱，所以这里翻译Platform shader settings，就不要看了，因为实在写得乱七八糟，而且很多旧的文档也没及时更新。）

除了为不同的硬件级别调整着色器代码，您可能还想调整Unity的内部#define(例如，您可能想在移动设备上强制启用阴影映射)。了解如何实现这点的详情，查看 UnityEditor.Rendering.PlatformShaderSettings（这个是旧版的，现在2019.1新版的是UnityEditor.Rendering.TierSettings），提供覆盖每个级别当前支持功能特性项。

使用UnityEditor.Rendering.EditorGraphicsSettings.SetShaderSettingsForPlatform（这个是旧版本的，2019.1新版是EditorGraphicsSettings.SetTierSettings，然后发现TierSettings还是这个EditorGraphicsSetting都是 UnityEditor命名空间下的，也就说，和上面发布后运行没关系的，也就说，你如果想实现，游戏中控制底，中，高端配置不一样的shader设置，这个Platform shader settings没有半毛钱关系）调整每个平台，每个级别的shader平台的设置。

如果使用了 UnityEditor.Rendering.PlatformShaderSettings 来设置不同级别的不一样的设置，那么Unity将会生出shader对应级别的变体，就算没有定义 #pragma harware_tierr_variants。

（如果要实现游戏中画面设置：底，中，该之类的，还是自己用multi_compile来实现shader的质量选择，当然有些是脚本所以的，也是需要自己来控制的）

另外可以看看Unity官方上其他用户回复中的吐槽：

• Tiers in GraphicSettings

See also

参考

• Optimizing Shader Load Time

最后

以上就是苗条火为你收集整理的Unity Shader - Making multiple shader program variants 制作shader程序多变体Making multiple shader program variants的全部内容，希望文章能够帮你解决Unity Shader - Making multiple shader program variants 制作shader程序多变体Making multiple shader program variants所遇到的程序开发问题。

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