开始以前
为了得到更好的观察效果，我们先把Unity(2017.3)默认的天空盒子去掉。方法是：Window — Lighting — Settings —
Skybox Material 选择 None(Material)。
一个最简单的顶点/片元着色器
Shader "MyShader/NewShader"
{
Properties{
// 属性。
}
SubShader{
// 针对显卡 A 的 SubShader。
Pass{
// 设置渲染状态和标签。
// 开始 CG 代码片段。
CGPROGRAM
// 该代码片段的编译指令，例如：
#pragram vertex vert
#pragram fragment frag
// CG 代码写在这里。
ENDCG
// 其他设置。
}
// 其他需要的 pass。
}
SubShader{
// 针对显卡 B 的 SubShader。
}
// 上述 SbuShader 都失败后用于回调的 Unity SubShader。
Fallback "VertexLit"
}
第一个例子：
Shader "MyShader/NewShader"
{
SubShader{
Pass{
CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
float4 vert(float4 v : POSITION) : SV_POSITION{
// return mul (UNITY_MATRIX_MVP, v); // 用于将顶点/方向矢量从模型空间变换到剪裁空间。
return UnityObjectToClipPos (v); // 用于将顶点/方向矢量从模型空间变换到剪裁空间。
}
fixed4 frag() : SV_Target{
return fixed4(1.0, 1.0, 1.0, 1.0);
}
ENDCG
}
}
}
-
#pragma vertex vert和#pragma fragment frag将告诉 Unity哪个函数包含了顶点着色器代码，哪个包含了片元着色器代码。更通用的编译指令如下：
#pragma vertex name
#pramgma fragment name
- vert函数：
float4 vert(float4 v : POSITION) : SV_POSITION{
return mul (UNITY_MATRIX_MVP, v);
}
- POSITON 和 SV_Position 都是 CG/HLSL 中的语义，它们是不可省略的，这些语义告诉系统用户需要哪些输入值，以及用户的输出是什么。此例中， POSITON 告诉 Unity 把模型的顶点坐标填充到输入参数 v 中，SV_Position 告诉 Unity 顶点着色器的输出是剪裁空间中的顶点坐标。
- UNITY_MATRIX_MVP 矩阵是 Unity 内置的模型·观察·投影矩阵，其将把顶点坐标从模型空间转换到剪裁空间。
- frag 函数：
fixed4 frag() : SV_Target{
return fixed4(1.0, 1.0, 1.0, 1.0);
}
- 在本例中，frag 函数没有任何输入，它的输出是一个 fixed4 类型的变量，并且使用了 SV_Target 语义进行限定。SV_Target 也是 HLSL 中的一个系统语义，它等同于告诉渲染器，把用户的输出颜色存储到一个渲染目标中，这里将输出到默认的帧缓存中。
- (0, 0, 0)是黑色，(1, 1, 1)是白色。
使用结构体定义着色器的输入
修改之后的代码：
Shader "MyShader/NewShader"
{
SubShader{
Pass{
CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
// 使用结构体来定义顶点着色器的输入。
struct a2v{
// POSITION 语义告诉 Unity，用模型空间的顶点坐标填充 vertex 变量。
float4 vertex : POSITION;
// NORMAL 语义告诉 Unity，用模型空间的法线方向填充 normal 变量。
float3 normal : NORMAL;
// TEXCOORD0 语义告诉 Unity，用模型的第一套纹理坐标填充 texcoord 变量。
float4 texcoord : TEXCOORD0;
}; // 注意结构体的分号。
float4 vert(a2v v) : SV_POSITION{
return UnityObjectToClipPos (v.vertex);
}
fixed4 frag() : SV_Target{
return fixed4(1.0, 1.0, 1.0, 1.0);
}
ENDCG
}
}
}
- 新结构体 a2v 包含了顶点着色器需要的模型数据。
- 对于顶点着色器的输出，Unity 支持的语义有：POSITION，TANGENT，NORMAL，TEXCOORD0，TEXCOORD1，TEXCOORD2，TEXCOORD3，COLOR等。
- 语义是不可以忽略的。
- a2v 的含义：a 表示应用（application），v 表示顶点着色器（vertex shader），a2v 表示把数据从应用阶段传递到顶点着色器中。
顶点着色器和片元着色器之间的通信。
在实践中，我们往往希望从顶点着色器输出一些数据，例如把模型的法线、纹理坐标等传递给片元着色器。这就涉及顶点着色器和片元着色器之间的通信。修改代码如下：
Shader "MyShader/NewShader"
{
SubShader{
Pass{
CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
struct a2v{
float4 vertex : POSITION;
float3 normal : NORMAL;
float4 texcoord : TEXCOORD0;
};
struct v2f{
float4 pos : SV_POSITION;
fixed3 color : COLOR0;
};
v2f vert(a2v v){
// 声明输出结构。
v2f o;
o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
// v.normal 包含了顶点的法线方向，其分量范围在[-1.0, 1.0]。
// 下面的代码把分量范围映射到了[0.0, 1.0]。
// 存储到 o.color 中传递给片元着色器。
o.color = v.normal * 0.5 + fixed3(0.5, 0.5, 0.5);
return o;
}
fixed4 frag(v2f i) : SV_Target{
return fixed4(i.color, 1.0);
}
ENDCG
}
}
}
效果截图：
引入属性
Shader "MyShader/NewShader"
{
Properties{
_Color ("Color Tint", color) = (1.0, 1.0, 1.0, 1.0)
}
SubShader{
Pass{
CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
fixed4 _Color;
struct a2v{
float4 vertex : POSITION;
float3 normal : NORMAL;
float4 texcoord : TEXCOORD0;
};
struct v2f{
float4 pos : SV_POSITION;
fixed3 color : COLOR0;
};
v2f vert(a2v v){
// 声明输出结构。
v2f o;
o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
// v.normal 包含了顶点的法线方向，其分量范围在[-1.0, 1.0]。
// 下面的代码把分量范围映射到了[0.0, 1.0]。
// 存储到 o.color 中传递给片元着色器。
o.color = v.normal * 0.5 + fixed3(0.5, 0.5, 0.5);
return o;
}
fixed4 frag(v2f i) : SV_Target{
fixed3 c = i.color;
c *= _Color.rgb;
return fixed4(c, 1.0);
}
ENDCG
}
}
}
Unity提供的内置文件和变量
包含文件，是类似于 C++ 中头文件的一种文件。在 Unity 中，它们的文件后缀是 .cginc。在编写 Shader 时，我们可以使用#include 指令把这些文件包含进来，这样我们就可以使用 Unity 为我们提供的一些非常有用的变量和帮助函数。例如：
CGPROGRAM
// ...
#include "UnityCG.cginc"
// ...
ENDCG
Unity 支持的语义
给张照片：
float、half 还是 fixed
float： 最高精度的浮点值，32位存储。
half： 中等精度的浮点值，16位存储，范围：-60000 ~ +60000。
fixed： 最低精度的浮点值，11位存储，范围：-2.0 ~ +2.0。
