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shader--Vertex(1)

  • Conerlius
  • Aug 05, 2019
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声明

这里先讲Vertex/Fragment，至于ShaderLab，有时间在整理。
本人是自己乱学的shader，属野鸡流，没有什么系统地学，但应该比较适合还懵懵的新人吧！
直接正文

最简单的Shader

这里不说渲染管线的流程，什么几何阶段都不理，直接上手Shader;

Shader "WDFramework/VertShader"
{
    SubShader
    {
        Tags { "RenderType"="Opaque" }
        LOD 100
        Pass
        {
            CGPROGRAM
			// 声明指定vertex 和fragment的方法
			#pragma vertex vert
            #pragma fragment frag
			// float4 v:POSITION=>直接指定告诉编译器参数的意义
			float4 vert(float4 v:POSITION) :SV_POSITION
			{
				// 转换到世界自由空间
				return UnityObjectToClipPos(v);
			}
			// 像素插值输出方法
			float4 frag():SV_Target
			{
				return fixed4(0,1,1,1);
			}
            ENDCG
        }
    }
}

这个shader简单吧？但是是不是有好多参数或定义不明白？下面我们一个一个来盘点;
在写Shader的时候，我们总需要有一个模板吧？

// 指定Shader路径和名字
Shader "WDFramework/Shader Temp"
{
    // 属性,主要是为了在unity的面板上展示和用于给CPU交互的！
    // 简单说现在可以理解为是供其他访问的
    Properties 
    {
        // 声明属性
    }
    // SubShader可以写很多个 GPU自上而下执行
    SubShader
    {
        //至少含有一个Pass
        Pass {
            //在这里编写Shader代码 HLSLPROGRAM
            CGPROGRAM
            //使用CG语言编写Shader代码
            ENDCG
        }
    }
    // 如果上面SubShader都不支持 则执行默认的Shader效果
    FallBack  "VertexLit" 
}

Properties

Properties的格式是

_Color("Color",Color)=(1,1,1,1)
// 变量名称(在unity面板上现实的名称, 变量类型)=变量的默认值

比较常用的有一下几个

// 颜色
_Color("Color",Color)=(1,1,1,1)
// 矩阵
_Vector("Vector",Vector)=(1,2,3,4)
// 整数
_Int("Int",Int)=2
// 浮点， 值是不用带f的
_Float("Float",Float)=12.3
// 浮点范围类型
_Range("Range",Range(1.0,10.0))=1.0
// 图片纹理类型， white是默认值图的颜色
_2D("Texture",2D)="white"{}
// 立方体纹理
_Cute("Cute",Cube)="red"{}
//3D纹理
_3D("Texture",3D)="black"{}

CG

本文不讲HLSLPROGRAM, 这就直接说说CG的一些常用格式;CG都必须写在CGPROGRAM和ENDCG之间;

// 声明指定vertex 和fragment的方法
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
  • Vertex
float4 vert(float4 v:POSITION) :SV_POSITION
{
     // 转换到世界自由空间
     return UnityObjectToClipPos(v);
}

float4 v:POSITION这是指定调用vert方法的时候，告诉编译器参数是POSITION,POSITION是什么，怎么来的，后面语义再讲，现在只需要知道这样声明后，GPU调用vert的时候，会把渲染提的定点数据传进来;
SV_POSITION是剪裁坐标语义,告诉系统，vert返回的是剪裁坐标

  • Fragment
float4 frag():SV_Target
{
     // 图元的颜色
     return fixed4(0,1,1,1);
}

SV_Target是剪裁坐标语义,告诉系统，frag返回的是颜色

语义

从应用程序传递到顶点函数的语义有哪些(application to vertex,通常我们就命名成a2v)

  1. POSITION顶点坐标(模型空间下的)
  2. NORMAL法线(模型空间下)
  3. TARGET切线(模型空间)
  4. TEXCOORD0~n纹理坐标
  5. COLOR顶点颜色

从顶点函数传递给片元函数的时候可以使用的语义 (vertex to fragment,通常我们就命名成v2f)

  1. SV_POSITION剪裁空间中的顶点坐标(一般是系统直接使用)
  2. COLOR0可以传递一组值 四个值
  3. COLOR1可以传递一组值 四个值
  4. TEXCOORD0~7传递纹理坐标

片元函数传递给系统
SV_TARGET颜色值，显示到屏幕上的颜色

前面讲了那么多，我们改一下前面的那个简单的demo;demo上的输出的颜色是固定的，我们改成我们能调整的；

为了能在unity面板上调整，就要用刚刚说到的Properties

// 属性
Properties{
	_Color("Main Color", Color) = (1,1,1,1)
}

位置参考一下前面说的模板的位置 创建个Material,把刚刚写的shader放上去（不会的自己百度了）,这个时候我们在unity Inspect看到一下样子 png 我们调整一下MainColor，发现Mesh并没有任何变化？为什么？
原来我们只是声明，并没有参与到shader的计算;前文已经说过，Properties是开放外部用的，那么shader内部要使用的话，就需要再次在shader里声明（或理解成绑定）；

//float4就是四个值 _Color要跟上面属性名字保持一致
float4 _Color;

写到哪里？模板没有说呀！这个是一个CG，所以我们要写到CGPROGRAM和ENDCG间；既然说的绑定的问题，那么其他的属性类型应该绑定什么数据类型呢？一下是unity常见的几个

float4 _Color;
float4 _Vector;
float _Int;
float _Range;
sampler2D _2D;
samplerCube _Cube;
sampler3D _3D;

注：float还有几种类似的替代
float、half和fixed类型区别 ```

float也可以用half和fixed代替 float 32位来存储 half 16位来存储 -6万~+6万 fixed 11位来存储 一般都是用fixed

> 属性已经绑定了，那么我们就把改颜色输出到物体上，改动一下`frag`;

Shader “WDFramework/VertShader” { // 属性 Properties{ _Color(“Main Color”, Color) = (1,1,1,1) }

SubShader
{
    Tags { "RenderType"="Opaque" }
    LOD 100
	
    Pass
    {
        CGPROGRAM
		// 声明指定vertex 和fragment的方法
		#pragma vertex vert
        #pragma fragment frag
		float4 _Color;
		// float4 v:POSITION=>直接指定告诉编译器参数的意义
		float4 vert(float4 v:POSITION) :SV_POSITION
		{
			// 转换到世界自由空间
			return UnityObjectToClipPos(v);
		}
		// 像素插值输出方法
		float4 frag():SV_Target
		{
		    // 直接输出
			return _Color;
		}
        ENDCG
    }
} } ``` 效果如下 ![png](/images/computer/game/unity/shader_tutorial/shader_vertex_2.png)
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