Shader基础
第一次在博客上发表东西，这个是我学shader基础看过的一些东西，就把他整理在一起，望于君可堪
1.Properties特性
一般放置给外界以修改的属性例Color，Texture，2D，Rect等一些属性
格式：_xx{"属性介绍"，属性类别}=值
变量名 ("inspector 中显示的名字" ,Range(min,max))=default value //显示为滑动条
name ("display name" ,Float)=default value//显示为数值
2.SubShader（子着色器）
Tag标签（内容如下）
| 标签类型 | 值 | 说明 |
|---|---|---|
| Queue | Background/Geometry/AlphaTest/Transparent/Overlay | 对应值为1000/2000/2450/3000/4000 |
| RenderType | Opaque/Transparent/TransparentCutout/ Background/Overlay/TreeOpaque/TreeTransparentCutout/ TreeBillboard/Grass/GrassBillboard |
用于替代渲染和获取场景深度和法线信息 |
| DisableBatching | true/false | 禁用批处理 |
| ForceNoShadowCasting | true/false | 禁止投射阴影 |
| IgnoreProjector | true/false | 忽略Projector，通常用于半透明物体 |
| CanUseSpriteAtlas | true/false | 当该SubShader用于Sprite时用false |
| PreviewType | Plane/SkyBox | 预览形状 |
常见渲染状态设置指令
Cull Back | Front | Off设置多边形剔除模式
ZTest (Less | Greater | LEqual | GEqual |Equal | NotEqual | Always)设置深度测试模式
ZWrite On | Off设置深度写模式
Blend颜色混合模式
下列则是Blend的常见指令
One（1）
Zero(0)
SrcColor(源颜色)
SrcAlpha（源透明度）
DstColor（目标颜色）
DstAlpha（目标透明度）
OneMinusSrcColor（1-源颜色）
OneMinusSrcAlpha（1-源透明度）
OneMinusDstColor（1-目标颜色）
OneMinusDstAlpha（1-目标透明度）
Blend Off 关闭颜色混合模式
Blend One One线性变淡
Blend OnMinusDstColor One 滤色
Blend Op指的是采用操作符计算混合颜色值
操作符有
Add（源颜色+目标颜色）
Sub（源颜色-目标颜色）
RevSub（目标颜色-源颜色）
Min（取目标颜色和源颜色的较小者）
Max（取目标颜色和源颜色的较大者）
Blend Op Max
Blend One One上述两行代码叠加就是变亮
Blend Op Min
Blend One One同理就是变暗
Blend DstColor SrcColor两倍相乘（2X Multiply）
Blend DstColor Zero 正片叠底 (Multiply)相乘
Blend OneMinusDstColor One 柔和相加(soft Additive)
Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha 正常模式(透明度混合)
最终颜色=SrcFactor*源颜色（计算出来的片元颜色值）+DstFactor*目标颜色（颜色缓冲区的颜色值）
3.Pass的指令
Name“XXXX”,默认大写，就算是小写也会修改成大写
主要作用是在其他Shader中使用UsePass调用这个命名的通道
GrabPass {"TextureName"}抓取屏幕并生成纹理，TextureName是该纹理的名字,默认为_GrabTexure
Tag标签
内容如下图
LightModeAlways/ForwardBase/ForwardAdd/Deferred/ShadowCaster/
MotionVectors/PrepassBase/PrepassFinal/Vertex/VertexLMRGBM/VertexLM详见官方文档PassFlagsOnlyDirectional仅传送主平行光、环境光和LightProbe的光照数据RequireOptionsSoftVegetation满足给定条件才渲染该Pass
MotionVectors/PrepassBase/PrepassFinal/Vertex/VertexLMRGBM/VertexLM详见官方文档PassFlagsOnlyDirectional仅传送主平行光、环境光和LightProbe的光照数据RequireOptionsSoftVegetation满足给定条件才渲染该Pass
4.#pragma指令
| target | 2.0/2.5(default)/3.0/3.5(es3.0)/ 4.0/4.5(es3.1)/4.6(gl4.1)/5.0 |
|
| geometry | 用于geometry shader，编译目标自动设为4.0 | |
| hull | 用于tessellation shader，编译目标自动设为4.6 | |
| domain | 同hull | |
| vertex | 顶点函数名 | 定义顶点函数入口 |
| fragment | 片元函数名 | 定义片元函数入口 |
| only_renderers | d3d9/d3d11/opengl/gles/xbox360/p3/flash | 指定渲染平台 |
| exclude_renderers | 同only_renderers | 排除指定平台 |
| multi_compile_fwdadd_fullshadows | 开启ForwardAdd中的阴影效果 | |
| multi_compile_fwdbase | 用于ForwardBase，保证光照衰减等光照变量被正确赋值 | |
| multi_compile_fwdadd | 用于ForwardAdd，保证光照衰减等光照变量被正确获取 |
5.Unity内置函数
| float4 UnityObjectToClipPos(float3 pos) | 将顶点坐标从模型空间转换到裁剪空间 |
| float3 UnityObjectToViewPos(float3 pos) | 将顶点坐标从模型空间转换到观察空间 |
| TRANSFORM_TEX(tex,name) (tex.xy * name##_ST.xy + name##_ST.zw) | 根据贴图的tilling和offset值计算uv，需要定义变量“贴图名称_ST”,例：_MainTex_ST |
| ComputeScreenPos(float4 pos) | 计算顶点在屏幕空间的位置 |
| float3 WorldSpaceViewDir(float4 v) | 输入顶点位置，输出世界空间下顶点到摄像机的方向 |
| float3 UnityWorldSpaceViewDir(float4 v) | 输入一个世界顶点，输出世界空间下该点到摄像机的方向 |
| float3 ObjSpaceViewDir(float4 v) | 输入顶点位置，输出模型空间下顶点到摄像机的方向 |
| float3 WorldSpaceLightDir(float4 v) | 仅用于前向渲染,输入顶点位置，输出世界空间下顶点到光源的方向 |
| float3 UnityWorldSpaceLightDir(float4 v) | 仅用于前向渲染,输入一个世界坐标，输出世界空间下该点到光源的方向 |
| float3 ObjSpaceLightDir(float4 v) | 仅用于前向渲染,输入顶点位置，输出模型空间下顶点到光源的方向 |
| float3 UnityObjectToWorldNormal(float3 norm) | 将法线方向从模型空间转换到世界空间 |
| float3 UnityObjectToWorldDir(in float3 dir) | 将方向从模型空间转换到世界空间 |
| float3 UnityWorldToObjectDir(float3 dir) | 将方向从世界空间转换到模型空间 |
| SHADOW_COORDS(i) | 放在FrowardBase渲染路径下顶点函数的输出结构体中，需引用”AutoLight.cginc”，i是可用寄存器索引 用于声明阴影纹理的坐标 |
| TRANSFER_SHADOW(o) | 计算结果即为阴影纹理的坐标，o为输出结构体，需放在顶点函数中 |
| SHADOW_ATTENUATION(i) | 计算阴影衰减值，需放在片元函数中，i为片元函数的输入结构体，即上式中的o 注意：以上三个函数使用时，需保证顶点函数的输入结构体变量为v，结构体的顶点坐标为vertex，输出结构体中的顶点坐标为pos |
| float2 ParallaxOffset (half h, half height, half3 viewDir) | 为视差法线贴图计算UV偏移 |
| fixed Luminance (fixed3 c) | 将颜色转换为亮度（灰度） |
| fixed3 DecodeLightmap (fixed4 color) | 从Unity光照贴图解码颜色（基于平台为RGBM 或dLDR） |
| float4 EncodeFloatRGBA (float v) | 为储存低精度的渲染目标，编码[0..1)范围的浮点数到RGBA颜色 |
| float DecodeFloatRGBA (float4 enc) | 解码RGBA颜色到float |
| float2 EncodeFloatRG (float v) | 类似EncodeFloatRGBA |
| float DecodeFloatRG (float2 enc) | 类似DecodeFloatRGBA |
| float2 EncodeViewNormalStereo (float3 n) | 编码视图空间法线到在0到1范围的两个数 |
| float3 DecodeViewNormalStereo (float4 enc4) | 从enc4.xy解码视图空间法线 |
6、Unity内置变量
| 函数 | 说明 |
|---|---|
| UNITY_MATRIX_MVP | 将顶点/方向从模型空间转换到裁剪空间 |
| UNITY_MATRIX_MV | 将顶点/方向从模型空间转换到观察空间 |
| UNITY_MATRIX_V | 将顶点/方向从世界空间转换到观察空间 |
| UNITY_MATRIX_P | 将顶点/方向从观察空间转换到裁剪空间 |
| UNITY_MATRIX_VP | 将顶点/方向从世界空间转换到裁剪空间 |
| UNITY_MATRIX_T_MV | UNITY_MATRIX_MV的转置矩阵 |
| UNITY_MATRIX_IT_MV | UNITY_MATRIX_MV的逆转置矩阵，可将法线从模型空间转换到观察空间 |
| _Object2World | 将顶点/方向从模型空间转换到世界空间，已修改为unity_ObjectToWorld |
| _World2Object | 将顶点/方向从世界空间转换到模型空间,已修改为unity_WorldToObject |
| _WorldSpaceCameraPos | 当前渲染的相机在世界空间中的位置 |
| _ProjectionParams | x=1(-1),y=near,z=far,w=1+1/far，near和far是近远裁屏幕到相机的距离 |
| _ScreenParams | x=width,y=height,z=1+1/width,w=1+1/height |
| _ZBufferParams | x=1-far/near,y=far/near,z=x/far,w=y/far |
| unity_OrthoParams | x=正交投影相机的宽度，y=正交投影相机的高度，z未定义，w=1（正交相机）/0(透视相机) |
| unity_CameraProjection | 该相机的投影矩阵 |
| unity_CameraInvProjection | 该相机的投影矩阵的逆矩阵 |
| unity_CameraWorldClipPlanes[6] | 该相机的6个裁剪屏幕在世界空间下的等式，存储顺序：左右下上近远 |
| UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT | 前向渲染下的环境光信息 |
| _LightColor0 | 光源颜色 |
| _WorldSpaceLightPos0 | 光源方向 |
| _LightMatrix0 | 世界空间到光源空间的变换矩阵 |
| unity_4LightPosX0 | 仅用于ForwardBase，前4个非重要光源的世界空间下的x坐标 |
| unity_4LightPosY0 | 仅用于ForwardBase，前4个非重要光源的世界空间下的y坐标 |
| unity_4LightPosZ0 | 仅用于ForwardBase，前4个非重要光源的世界空间下的z坐标 |
| unity_4LightAtten0 | 仅用于ForwardBase，前4个非重要光源的衰减因子 |
| unity_LightColor | 数组，仅用于ForwardBase，前4个非重要光源的颜色 |
| _Time | (t/20,t,2t,3t) |
| _SinTime | (t/8,t/4,t/2,t) |
| _CosTime | (t/8,t/4,t/2,t) |
| unity_DeltaTime | (dt, 1/dt, smoothDt, 1/smoothDt) |
| _CameraDepthTexture | 深度纹理，使用SAMPLE_DEPTH_TEXTURE函数获取深度值，使用Linear01Depth线性化深度值 |
| _CameraDepthNormalsTexture | 深度法线纹理,使用DecodeViewNormalStereo(tex2D(_CameraDepthNormalsTexture,i.uv).xy)获取[-1,1]之间的法线值 |
| unity_SpecCube0 | 天空盒贴图 |
| unity_SpecCube0_HDR | 用来解码天空盒颜色:DecodeHDR(UNITY_SAMPLE_TEXCUBE(unity_SpecCube0,i.worldRefl),unity_SpecCube0 |
7.宏定义
UNITY_UV_STARTS_AT_TOP 判断当前平台是否DirectX，一般配合_MainTex_TexelSize.y(负数说明开启了抗锯齿)进行uv反转
USING_DIRECTIONAL_LIGHT 是否使用平行光
8.Category
是对其下的命令的逻辑分组。例如，如果你的shader有多个subshader，并且每一个subshader都需要关闭雾效和以及一样的blending mode ,就可以使用Category：
如果你在学shader的话，cgprogramminginunity这本书作为入门是比较合适的，最好不要翻译本（当然你也找不到），锻炼一丝丝英语能力和查找资料的能力，这个随便找就能能找到pdf，虽然有些用法有点过时，不过入门来说是比较好的，同时还锻炼一些找bug的能力，因为照着打你肯定会发现warning（别问我怎么知道的=-=），望于君可堪
参考资料：https://blog.csdn.net/qq_34469717/article/details/78427241
参考资料：https://www.cnblogs.com/HangZhe/p/7220969.html
参考文献：CgProgramming in unity
时间：2018年4月21日13:09:55
作者：JeffreyCsj