unity shader变体之#pragma multi_compile 和 #pragma shader_feature

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shader为什么需要变体：

        写shader的人，都知道要减少if条件分支语句的使用，原因在于，当你的shader执行一条指令的时候，并不是操作一个像素，而是同时操作一组像素，并一条一条指令向下执行。如果if的两条分支都有可能执行，那么执行的逻辑就是两条分支的和，因此当if条件中仅有uniform变量和常量组成的时候，if的选择是固定的，if不会两个条件都走到，那么也就没有性能问题。但是实际问题并不是所有的条件语句都是确定性结果的，大多数我们执行的时候是需要判断动态的结果的，那么怎么办，unity提供了一种叫shader variants的概念，叫做shader变体，来解决这个问题。

在最新的URP中，在Lit着色器中大量的使用了这些变体：

shader variants介绍：

        shader变体，如字面意思，就是说，根据一个我们写的shader，衍生多个版本的shader，这里多个版本是通过我们定义的变体生成的，那么是怎么生成的呢？

1.首先我们在CGPROGRAM中先定义：

#pragma multi_compile _ PAINTSTYL_1 PAINTSTYL_2 PAINTSTYL_3 PAINTSTYL_4 PAINTSTYL_5 PAINTSTYL_6

2.然后我们在着色器程序中通过类似：

#if defined( PAINTSTYL_1 ) 
	color = lerp(color, _CustomColor1, Masks.r);
#endif

这样的语句，我们可以在只有定义PAINTSTYL_1 时，才会编译。

在编译的时候，shader会识别到#pragma multi_compile这个指令，然后通过下面的#if 预编译指令，把shader编译成 多个版本（multi_compile 中有多少种情况就有多少种）的变体，这样就不存在我们使用if语句时，出现的多分支都会执行的性能问题了。

那么我们怎么指定要执行哪个变体呢:

material.EnableKeyword("PAINTSTYL_1");
material.DisableKeyword("PAINTSTYL_1");
shader.EnsableKeyword("PAINTSTYL_1");
shader.DisableKeyword("PAINTSTYL_1");

material 与 shader 指定keyword的区别在于material是指定当前材质的变体，shader是指定所有使用这个shader的材质的变体。

 

#pragma multi_compile 与 #pragma shader_feature的区别：

        shader_feature与multi_compile非常相似。唯一的区别是Unity在最终的版本中不包括shader_feature着色器的未使用的变体。出于这个原因，你应该使用shader_feature来处理从material中设置的关键字，而multi_compile更好地处理从全局代码中设置的关键字。

 

Local keywords:

shader_feature和multi_compile的主要缺点是，定义的所有关键字都限制了Unity的全局关键字数量(256个全局关键字，加上64个本地关键字)。为了避免这个问题，我们可以使用不同的着色器变体指令:shader_feature_local和multi_compile_local。

• shader_feature_local: 与 shader_feature类似, 但是仅限本shader使用
• multi_compile_local: 与multi_compile类似, 但是限本shader使用

使用更多的Local keywords和更少的globalkeywords，以减少每个着色器的关键字总数，这样可以减少变体的编译数量。因为变体的编译时根据关键字的数量相乘得到的，比方说：

#pragma multi_compile A B C
#pragma multi_compile D E

那么就会生成 3 * 2 = 6种，

限制：

• 不能在api中使用本地关键字来改变全局关键字(比如着色器)。EnableKeyword或CommandBuffer.EnableShaderKeyword)。
• 每个着色器有一个最大的64个唯一的本地关键字。
• 如果一个材质启用了一个local关键字，并且它的着色器没声明用哪一个，那么Unity会创建一个新的global关键字。

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

 

查看变体：

我的变体定义如下：

#pragma multi_compile_local _ PAINTSTYL_1 PAINTSTYL_2 PAINTSTYL_3 PAINTSTYL_4 PAINTSTYL_5 PAINTSTYL_6 PAINTSTYL_7 PAINTSTYL_8 PAINTSTYL_9

选中我们的shader，然后在Inspector中查看Compiled code 可以看到，下面显示80个变体，为什么多了10倍呢？

我们可以下点面板下的Show，查看代码，发现还有一些unity 自带的scene的变体（下图只是一部分），也会被包含，因此我们也不能任意增加变体的数量。会导致变体代码膨胀。

也可以直接在面板上查看，点开Keywords：

也可以看到，还会有一些全局的keyworld被加入

 

参考：https://docs.unity3d/Manual/SL-MultipleProgramVariants.html

 

本文标签： 变体ShaderUnityshaderfeaturemulticompile