【Unity Shader】Unity提供的CG/HLSL语义

本文主要是介绍【Unity Shader】Unity提供的CG/HLSL语义，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

主要参考《Unity Shader入门精要》一书，外加自己的一些总结

什么是语义

语义实际就是一个赋给Shader输入和输出的字符串，这个字符串表达了这个参数的含义。这些语义可以让Shader知道从哪里读取数据，并把数据输到哪里。

在DirectX10以后，有了一种新的语义类型，即系统数值语义（system-value semantics）。这类语义是以SV开头的，SV代表的就是系统数值。这些语义在渲染流水线中有特殊的含义，比如上一篇中，我们使用SV_POSITION 语义修饰顶点着色器的输出变量pos，那么就表示pos包含了可用于光栅化的变换后的顶点坐标，即齐次剪裁空间中的坐标。

Unity支持的语义

从应用阶段传递模型数据给顶点着色器时Unity支持的常用语义，表如下：

从顶点着色器传递给片元着色器时Unity支持的常用语义，表如下：

片元着色器输出时Unity支持的常用语义，表如下：

Unity中对Unity Shader 的调试方法：

1，使用假彩色图像

假彩色图像（false_color image）指的是用假彩色技术生成的一种图像。一张假彩色图像可以用于可视化一些数据，那么如何用它来对Shader 进行调试呢？

主要思想是，我们可以把需要调试的变量映射到[0,1]之间，把它们作为颜色输出到屏幕上，然后通过屏幕上显示的像素颜色来判断这个值是否正确。

作为实例，下面我们会使用假彩色图像的方式来可视化一些模型数据，如法线、切线、纹理坐标、顶点颜色，以及它们之间的运算结果等，代码如下：

Shader "Unity Shader Book/Chapter 5/False Color"{SubShader{Pass{CGPROGRAM#pragma vertex vert#pragma fragment frag#include "UnityCG.cginc"struct v2f {float4 pos : SV_POSITION;fixed4 color : COLOR0;};v2f vert(appdata_full v){v2f o;o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);//可视化法线方向o.color = fixed4(v.normal * 0.5 + fixed3(0.5, 0.5, 0.5), 1.0);//可视化切线方向o.color = fixed4(v.tangent * 0.5 + fixed3(0.5,0.5,0.5),1.0);//可视化副法线方向fixed3 binormal = cross(v.normal, v.tangent.xyz) * v.tangent.w;o.color = fixed4(binormal * 0.5 + fixed3(0.5, 0.5, 0.5), 1.0);//可视化第一组纹理坐标o.color = fixed4(v.texcoord.xy, 0.0, 1.0);//可视化第二组纹理坐标o.color = fixed4(v.texcoord1.xy, 0.0, 1.0);//可视化第一组纹理坐标的小数部分o.color = frac(v.texcoord);if (any(saturate(v.texcoord) - v.texcoord)){o.color.b = 0.5;}o.color.a = 1.0;//可视化第二组纹理坐标的小数部分o.color = frac(v.texcoord1);if (any(saturate(v.texcoord1) - v.texcoord1)){o.color.b = 0.5;}o.color.a = 1.0;//可视化顶点颜色o.color = v.color;return o;}fixed4 frag(v2f i) : SV_Target{return i.color;}ENDCG}}
}

上面的代码中，我们使用了Uniyt内置的一个结构体——appdata_full。可以在UnityCG.cginc 里找到它的定义：

struct appdata_full {float4 vertex : POSITION;float4 tangent : TANGENT;float3 normal : NORMAL;float4 texcoord : TEXCOORD0;float4 texcoord1 : TEXCOORD1;float4 texcoord2 : TEXCOORD2;float4 texcoord3 : TEXCOORD3;fixed4 color : COLOR;UNITY_VERTEX_INPUT_INSTANCE_ID
};

可以看出,appdata_full 几乎包含了所有的模型数据。
我们把计算得到的假彩色存储到了顶点着色器的输出结构体——v2f中的color 变量里，并且在片元着色器中输出了这个颜色。我们可以对其中的代码进行不同的注释，来观察不同运算和数据得到的效果。

Shader 整治之道

1，float、half、fixed

在CG/HLSL中，有三种精度的数值类型：float、half、fixed。这些精度将决定计算结果的数值范围，精度范围如下表：