着色器编译

概述

每次构建项目时，Unity 编辑器都会编译构建所需的所有着色器：针对每个所需的图形 API 编译每个所需的着色器变体。

当您在 Unity 编辑器中工作时，编辑器不会提前编译所有内容。这是因为为每个图形 API 编译每个变体可能需要很长时间。

相反，Unity 编辑器会这样做：

• 当导入一个着色器资源时，会执行一些最小的处理（例如表面着色器生成）。
• 当需要显示着色器变体时，它会检查 Library/ShaderCache 文件夹。
• 如果找到使用相同源代码的先前编译的着色器变体，则会使用该着色器变体。
• 如果没有找到匹配项，则编译所需的着色器变体并将结果保存到缓存中。
  • 注意：如果您启用异步着色器编译，它在后台执行此操作并同时显示占位着色器。

着色器编译使用名为 UnityShaderCompiler 的进程。可启动多个 UnityShaderCompiler 编译器进程（通常在机器中每个 CPU 核心对应一个），这样在播放器构建时就可以并行完成着色器编译。当编辑器不编译着色器时，编译器进程不执行任何操作，也不消耗计算机资源。

如果有许多经常更改的着色器，着色器缓存文件夹可能会变得非常大。删除此文件夹是安全的；只会导致 Unity 重新编译着色器变体。

在播放器构建时，所有“尚未编译”的着色器变体都将被编译，因此即使编辑器不会使用这些着色器变体，它们也会存在于游戏数据中。

不同的着色器编译器

不同平台使用不同的着色器编译器来编译着色器程序，如下所述：

• 使用 DirectX 的平台会使用 Microsoft 的 FXC HLSL 编译器。
• 使用 OpenGL (Core & ES) 的平台会使用 Microsoft 的 FXC HLSL 编译器，然后使用 HLSLcc 将字节代码转换为 GLSL。
• 使用 Metal 的平台会使用 Microsoft 的 FXC HLSL 编译器，然后使用 HLSLcc 将字节代码转换为 Metal。
• 使用 Vulkan 的平台会使用 Microsoft 的 FXC HLSL 编译器，然后使用 HLSLcc 将字节代码转换为 SPIR-V。
• 其他平台（如游戏主机平台）使用其各自的编译器。
• 表面着色器使用 HLSL 和 MojoShader 来完成代码生成分析步骤。

使用 pragma 指令可以配置各种着色器编译器设置。

缓存着色器预处理器

着色器编译涉及几个步骤。首先，需要进行预处理。在此步骤中，一个名为预处理器的程序为编译器准备着色器源代码。

在 Unity 的早期版本中，编辑器使用了当前平台着色器编译器提供的预处理器。现在，您可以选择是使用 Unity 的缓存着色器预处理器，或者采用之前的方法。除非遇到问题，否则应该使用缓存着色器预处理器。

缓存着色器预处理器是为快速编译而优化的着色器预处理器，速度提高了 25%。它缓存中间预处理数据，因此编辑器只需要在内容更改时解析 include 文件。这使得编译同一着色器的多个变体更加高效。当项目中的着色器使用大量常见 include 文件时，启用缓存着色器预处理器具有最明显的效果。

除了提高性能，缓存着色器预处理器还增加了以下功能：

• 有限支持在条件句中使用 #pragma指令。
• 支持 #pragma warning 指令。
• 支持 #include_with_pragmas 指令，允许您将 #pragma 指令放在 include 文件中。
• 着色器 Inspector 中的 Preprocess Only 复选框，可用于查看该着色器资源的预处理源。

有关缓存着色器预处理器和以前行为之间差异的详细信息，请参阅 Unity 论坛：新着色器预处理器 (New shader preprocessor)。

您可以使用 Editor settings 窗口的 Shader Compilation 部分中的 Caching Shader Preprocessor 复选框，或者使用 EditorSettings.cachingShaderPreprocessor API，启用或者禁用缓存着色器预处理器。

构建时剥离

在构建游戏时，Unity 可能检测到游戏不使用某些内部着色器变体，并从构建数据中排除（“剥离”）它们。构建时剥离将用于以下各项：

• 对于使用 #pragma shader_feature 的着色器，Unity 会自动检查是否使用了变体。如果构建中的材质都不使用某个变体，则该变体不会包含在构建中。请参阅内部着色器变体文档。标准着色器会使用此功能。
• 任何场景未使用的可处理雾效和光照贴图模式的着色器变体不会包含在游戏数据中。如果要覆盖此行为，请参阅 Graphics 窗口。
• 还可以手动识别变体并使用 OnProcessShader API 告诉 Unity 将这些变体从构建中排除。

上述的组合通常会大大减小着色器数据大小。例如，完全编译后的标准着色器将占用几百兆字节，但在典型的项目中，通常最终仅占用几兆字节（并且通常会由应用程序打包过程进一步压缩）。