（二）Unity頂點片元著色器基礎

6.結語

本文主要講解以下unity shader的一些基礎內容，以無光照shader為例進行說明，後續進行詳細分析與說明。此shader可以直接複製到unity中使用（unity2018/2018親測可用），建議邊使用邊看如下分析。shader如下所示：

shader "ll/unlit/unlitshader_basicdismiss"
_dissolvetex
("dissolve texture"
,2d)
="white"
_dissolvecutoff
("dissolve cutoff"
,range(0
,1))
=1_dismiss
("model dismiss"
,range(-
1,1)
)=0}
subshader ;
struct v2f
;v2f vert
(a2v v)
float4 frag
(v2f f)
:sv_target
endcg
}}}

名稱如下所示，此shader名稱為unlitshader_basicdismiss，通過路徑ll/unlit/即可找到。

shader "ll/unlit/unlitshader_basicdismiss"

屬性為暴露在inspector面板中的引數，可以人為更改的，基本格式為:屬性名稱（「顯示名稱」，變數型別）= 預設值，如下所示。

屬性基本格式以_maintex("main texture",2d)="white"{}為例進行解釋：_maintex為變數名稱，括號內雙引號內第乙個值"main texture"為面板上顯示內容，第二個值2d為此變數所表示的內容，即為2d紋理。「white」{}則為預設值為白色紋理，寫法使用雙引號加{}，但是對於其他變數則不是，比如_dissolvetex為float型別，則值為1，每乙個變數後無需加分號。

properties
_dissolvetex
("dissolve texture"
,2d)
="white"
_dissolvecutoff
("dissolve cutoff"
,range(0
,1))
=1_dismiss
("model dismiss"
,range(-
1,1)
)=0}

變數型別以及使用型別如下表所示：

屬性型別

例子說明

int_int(「int」,int)=2

int型別，預設值為2

float

_float(「float」,float)=2.0

float型別，預設值為2

range

_range(「range」,range(0,1))=0.5

float型別，預設值為0.5,並鎖定範圍

color

_color(「color」,color)=(1,1,1,1)

color型別，預設值為白色

vector

_vector(「vector」,vector)=(1,1,1,1)

vector型別(四維向量），預設值為白色(1,1,1,1)

2d_maintex(「main texture」,2d)=「white」{}

2d紋理，預設值為白色紋理

cube

_cube(「skybox」,cube)=「white」{}

cube紋理，預設值為白色紋理

3d_maintex(「main texture」,3d)=「white」{}

3d紋理，預設值為白色紋理

其中：range型別是乙個slider樣式，支援滑動修改和手動直接輸入，但是在2018以後無slider樣式；vector型別看名稱雖然是向量，其實代表的為四維資料，也可以當作位置輸入；cube則表示此紋理為六面體紋理。

乙個unity shader中可以包含多個subshader**塊，最少乙個，載入時unity選擇與目標平台匹配的第乙個subshader執行，如果都不支援，則會使用fallback語義指定的shader。乙個subshader中可以包含多個pass。pass中語句定義在 cgprogram endcg之間，表示使用cg/hlsl編寫的，當然也可以用其他的語言去寫。

subshader
}

通過#pragma vertex定義頂點著色方法vert（此為方法名稱，可以隨意修改），同時新增實現。同理通過#pragma fragment定義片元著色器frag，並實現改方法。其中#include "unitycg.cginc"表示引入此檔案中定義的方法、變數以及語義塊。此檔案獲取章節會詳細講解。

#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
#include 
"unitycg.cginc"
float _dissolvecutoff;
float _dismiss;
sampler2d _maintex;
sampler2d _dissolvetex;
struct a2v
;struct v2f
;v2f vert
(a2v v)
float4 frag
(v2f f)
:sv_target

在上述**中，定義了兩個float以及sampler2d格式變數，這兩個變數與屬性模組中變數同名，這樣變可獲取到屬性面板變數的值。

在上述**中定義了兩個struct型別a2v與v2f。其中struct中定義變數時格式為：變數型別+變數名稱+變數語義，如下所示：

float4 vertex:position;

變數型別如下表所示

型別釋義

float

最高位數資料變數

half

中間位數資料變數

fixed

最低位數精度資料變數（由於顏色值為0-1，所以顏色可用fixed4型別）

變數型別+數字n表示乙個n維變數，每一維度的數值為相應的型別，如fixed4，表示4維變數，每一維度型別為fixed。

vert方法最基本的任務是將頂點座標轉換到裁剪空間下（即gpu呼叫此vert方法對每乙個頂點進行處理），所以其入口引數至少包含乙個語義為position的頂點座標，輸出值包含語義為sv_position變數，最基本的vert方法如下所示，可根據需要傳入其他變數，比如本例還傳入了uv和法線。以如下為例通過unitycg.cginc中的unityobjecttoclippos方法將頂點座標轉化到裁剪空間中。也可以通過mul(unity_matrix_mvp,v.vertex)方法實現，即通過mvp矩陣直接成以座標變數。其實unityobjecttoclippos就是用的mvp矩陣直接計算。

float4 vert
(float4 vertex:position)
:sv_position

本例中在計算裁剪空間下頂點座標之前對頂點座標做了處理，即在其法線方向移動_dismiss距離，如果其值為0，則不移動。

片元著色器最根本的所用是產生乙個畫素的顏色，所以可以不用入口引數，直接返回乙個顏色值，如下所示：

float4 frag()
:sv_target

本例中相對複雜一些，即根據uv值，通過tex2d(_maintex,f.uv)方法，對主紋理進行取樣，獲取相應的顏色值進行返回，並根據_dissolvetex紋理，做了畫素的捨棄clip(dissolvetexcolor.rgb-_dissolvecutoff);即當clip的值小於0時discard掉此值，即frag在此位置不會返回顏色值，此時對應的位置就不會顯示任何顏色，因為顏色rgb分量值範圍為0-1，所以對應的_dissolvecutoff值也為0-1。

通過乙個基本的shader將shader的基本語法解釋清楚了，後續會不斷拓展。並推薦兩個學習blog：含完整**版和原文版

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