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Unity 着色器训练营-第一期

Vertex/Fragment Shader 流程图

  1. 网格数据
  2. 顶点函数
  3. 顶点到片元结构体
  4. 片元函数
  5. 对象渲染到屏幕

网格数据

  • 常数属性数据 Properties
    • shader的变量
    • 可以由 资源，脚本和动画数据 驱动
    • 可以起 vertex/fragment 函数中使用
  • 网格数据
    • 将 网格mesh 数据输入到 Shader
    • 使用 appdata struct 把网格数据 直接给 顶点函数
struct appdata
{
    float4 vertex : POSITION ;
    float2 uv : TEXCOORD0 ;
    // 也可使用 UV TEXCOORD 1,2 等
    float3 normal : NORMAL ;
    float4 tangent : TANGENT ;
    float4 vertexColor: COLOR ;    
}
  • 冒号后边的是语义，帮助结构体更好的传递，以及更容易被理解

顶点函数 Vertex

  • 用来构建对象
  • 输入参数是 网格数据， 输出的是 顶点到片元struct ( Vertex to Fragment , 简称 v2f )
v2f vert(appdata v) 
{
    v2f o;
    // 在这里操纵你对象的结构
    o.vertex = UnityObjectToClipPos( v.vertex );
    o.uv = TRANSFORM_TEX( v.uv, _MainTex )
    return o;
}
  • UnityObjectToClipPos 封装了 computing M*VP matrix product

顶点到片元结构体 v2f

  • v2f 用于存储从 顶点函数 输出和 片元函数 输入的数据
  • 计算输出的 顶点位置， 自动绘制在屏幕上
struct v2f
{
    float2 uv : TEXCOORD0 ; 
    float4 vertex: SV_POSITION ;    
}
  • SV_POSITION : sv 是 system value的简写，system 代表屏幕
  • 同样可以根据需要，输出更多的需要的数据
struct v2f
{
    float2 uv : TEXCOORD0 ; 
    float4 vertex: SV_POSITION ;    

    float3 positionOfObject : TEXCOORD1 ;
    float normalAngle : TEXCOORD2 ; 
    float4 calculatedLightingColor : COLOR0;
}
  • 可变数据浮点数
    • float 高精度 ， 一般 32 bit
    • half 中精度 ， 一般 16 bit
    • fixed 低精度 ， 一般 11 bit
      • 值域 0-2, 可以用于 COLOR 表示

片元函数

  • 用于 画 你的对象
  • 将输入的 v2f结构体 和输出数据绘制到 屏幕上
fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
{
    // 纹理采样
    fixed4 col = tex2D( _MainTex , i.uv )  
    return col ;   
}
  • SV_Target : 输出到 屏幕上的一个像素点

对象渲染到屏幕

Shader 简介

  • SubShader
    • 每个shader可以有多个 SubShader , 一般会根据我运行的平台的不同而去使用不同的 SubShader
  • Tags
    • 告知 SubShader 如何，何时去渲染物体
    • eg. "RenderType"
    • eg. "LightMode"="ForwardBase" 光照模式
  • Pass
    • 每个 SubShader 可以有多个 Pass, eg. 有个pass处理外套的光照，有个pass处理钩边
    • 每个Pass 会单独占用一个draw call
  • CGPROGRAM / ENDCG
    • #pragma vertex vert
      • 声明 vertex 函数 vert
    • #pragma fragment frag
    • #include "UnityCG.cginc" 引入库
    • float4 _TintColor;
      • 在 CG 中实例化 shader Properties
  • FallBack
    • 后备方案

内置函数

  • Texture Blending - lerp
  • Texture Cutout : 渐渐消失的效果
_Cutout_Value( "Cutout Value" , Range(0.0, 1.0))=0.5 

float4 cutoutTextureColor = tex2D(_Cutout_Texture, IN.cutoutUV);
clip( cutoutTextureColor.rgb - _Cutout_Value ) ;
  • Normal Extrusion
    • vertex 坐标受到法线方向的 挤压
    • 变胖子或瘦子
  • animation clip 动画控制shader
    • eg. set Skinned Mesh Render.Material._Wave_Distance
  • 脚本控制