【Unity】shader中参数传递
1、前言
unity shader这个对于我来说是真的有点难，今天这篇文章主要还是总结下最近学习到的一些东西，避免过段时间忘记了，可能有不对，欢迎留言纠正。
2、参数传递的两种方式
2.1 语义传递
语义传递这个相对来说是简单的
shader "Custom/e1"
{
SubShader
{
Pass
{
CGPROGRAM
//表示vert函数是顶点着色器代码
#pragma vertex vert
//表示fragment函数是片元着色器代码
#pragma fragment frag
//声明新的结构体包含顶点着色器需要的模型数据
//a表示应用，v表示顶点着色器，a2v意思就是把数据从应用阶段传递到顶点着色器中
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;
};
float4 vert(a2v v) : SV_POSITION
{
//Unity内置的模型·观察·投影矩阵
return UnityObjectToClipPos (v.vertex);
}
fixed4 frag() : SV_Target
{
//返回一个颜色的fixed4类型变量
return fixed4(0.3,0.4,1.0,1.0);
}
ENDCG
}
}
}
POSITION 和 SV_POSITION 都是语义
怎么理解语义呐？ 可以简单理解为语义数据就是GPU内部固定的容器，只能存储固定类型的数据。
那么，填充到POSITION,TANGENT,NORMAL这些语义中的数据究竟从哪里来的呢？在Unity中，他们是由该材质的Mesh Render组件提供的。在每帧调用Draw Call的时候，Mesh Render组件会把它负责渲染的模型数据发送给Unity Shader。我们知道，一个模型通常包含一组三角面片，每个三角面片由3个顶点构成，而每个顶点又包含一些数据，例如顶点位置，法线，切线，纹理坐标，顶点颜色等。通过上面的方法，我们就可以在顶点着色器中访问顶点的这些模型数据。
下面是顶点着色器输入语义：
| 语义 | 描述 |
| POSITION | 顶点的坐标信息，通常为float3或者float4类型 |
| NORMAL | 顶点的法线信息，通常为float3类型 |
| TEXCOORD0 | 模型的第一套UV坐标，通常为float2、float3或者float4类型，TEXCOORD0到TEXCOORD3分别对应为第一到第四套UV坐标 |
| TANGENT | 顶点的切向量，通常为float4类型 |
| COLOR | 顶点的颜色信息，通常为float4类型 |
下面是顶点着色器输出和片段着色器输入常用的语义：
| 语义 | 描述 |
| SV_POSITION | 顶点在裁切空间中的坐标，float4类型 |
| TEXCOORD0、TEXCOORD1 等 | 用于声明任意高精度的数据，例如纹理坐标、向量等 |
| COLOR0、COLOR1 | 用于声明任意低精度的数据，例如颜色、数值区间[0，1]的变量 |
| TEXCOORDn 或者 COLORn 不特指UV和颜色，语义范围只包括但不限于此。 |
2.2 属性传递
属性传递的数据在整个shader中全局可用，可以理解为数据放在了GPU的显存中。
shader "Custom/e2"
{
Properties
{
_Color ("Color Tint", Color) = (0.5,0.6,0.2,1.0)
}
SubShader
{
Pass
{
CGPROGRAM
//表示vert函数是顶点着色器代码
#pragma vertex vert
//表示fragment函数是片元着色器代码
#pragma fragment frag
//在CG代码中，我们需要定义一个与属性名称和类型都匹配的变量
fixed4 _Color;
//声明新的结构体包含顶点着色器需要的模型数据
//a表示应用，v表示顶点着色器，a2v意思就是把数据从应用阶段传递到顶点着色器中
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;
};
//使用一个结构体来定义顶点着色器的输出
struct v2f
{
// SV_POSITION语义告诉Unity，pos里面包含了顶点在裁剪空间中的位置信息
float4 pos : SV_POSITION;
// COLOR0语义可以用于储存颜色信息
fixed3 color : COLOR0;
};
v2f vert(a2v v)
{
v2f o;
o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
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;
//返回一个颜色的fixed4类型变量
return fixed4(c, 1.0);
}
ENDCG
}
}
}
上面文章的_Color 我们通过程序传入
这里有个注意点
properties块是给unity用的，这边传递的数据需要在SubShader中重新定义
转为对应的数据格式，相同的名字
比如
Properties
{
_MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
SubShader{
Pass{
sampler2D _MainTex;
float4 _MainTex_ST;
}
}
}
2.3 自定义数据传递
自定义参数传递，一般放在vert和frag之间
技巧也是通过语义进行参数传递
比如通过fixed3 color 传递一个参数到片元着色器，只是一个数据类型，可传入自己定义的数据。
3、顶点着色器
顶点着色器无法知道全局形状，而且必须要返回剪裁空间的坐标。
顶点着色器是逐顶点执行的，针对提交的每个顶点，执行一次顶点着色函数。顶点着色函数将顶点坐标进行 MVP 变换后得到的裁剪空间坐标作为返回值，提供给下一阶段的片元着色器。
1 顶点变换：对输入的顶点进行平移、旋转、缩放等变换操作，实现物体在场景中的移动和变形。
2 法向量计算：计算顶点的法向量，用于实现光照效果和阴影计算。
3 骨骼动画：根据动画控制器中的骨骼信息，对顶点进行骨骼权重计算，实现骨骼动画效果。
4 顶点着色：对顶点进行着色操作，实现多种渲染效果，如纹理贴图、颜色变换、光照模型等。
5:顶点剪裁：根据相机视锥体的位置和方向，对顶点进行剪裁操作，去除不可见的部分，提高渲染效率。
6:粒子系统：对粒子的位置、大小、颜色等进行计算和变换，实现粒子效果。
7: 其他：顶点着色器还可以实现其他一些高级的计算和变换操作，如几何变形、光线追踪等。
顶点着色器可以实现多种复杂的变换和计算操作，从而实现丰富的渲染效果。开发者可以根据自己的需求，编写相应的顶点着色器函数，实现自定义的渲染效果。
4、片元着色器
片元着色器是逐个像素进行渲染，颜色是对两个顶点之上的颜色进行差值运算。
5、总结
shader貌似也没那么难，主要还是光照模型，还有就是在编程的时候怎么做到从点到整体的思考
