ShaderLab中的CG语言

CG语句写在哪

CG需要写在Pass中，在CGPROGRAM和ENDCG之间

pragma申明编译指令

定义实现 顶点/片元着色器 代码的函数名称

pragma vertex 名字（实现顶点着色器的函数名）

pragma fragment 名字（实现片元着色器的函数名）

作用：将顶点/片元着色器实现 定位到这两个函数名中

因此只要在这两个函数中书写shader逻辑

数据类型

基础数据类型

区别：half(16位浮点数)、fixed(12位浮点数)、sampler(纹理对象句柄)

复合数据类型

一维数组

申明：int a[4] = {1,2,3,4}

长度：a.length

二维数组

int b[2][3] = {{1,2,3},{4,5,6}}

行：b.length

列：b[0].length

结构体

区别：结构体申明结束后加分号，一般在函数外申明

特殊数据类型

向量

                //二维向量
                fixed f2 = fixed2(1.2,2.5);
                //三维向量
                float3 f3 = float3(2,3,4);
                //四维向量
                int4 i4 = int4(1,2,3,4);

矩阵

                //矩阵
                int2x3 mInt2x3 = int2x3(1,2,3,
                                        4,5,6);
                float3x3 mFloat3x3 = float3x3(1,2,3,
                                              4,5,6,
                                              7,8,9);
                fixed4x4 mFloat4x4 = fixed4x4(1,2,3,4,
                                              5,6,7,8,
                                              9,10,11,12,
                                              13,14,15,16);

bool类型的特殊使用

                //bool的特殊使用
                float3 a = float3(1,2,3);
                float3 b = float3(4,5,6);
                bool3 c = a > b;
                //运行后的结果为bool3(false,false,false)

总结：

Swizzle操作符

用.的形式使用，后面跟着所需的分量顺序

对于四维向量，可以用：向量.xyzw / 向量.rgba

前者表示坐标，后者表示颜色通道

                fixed4 f4 = fixed4(1,2,3,4);

提取分量：

                //提取分量：
                //xyzw,rgba
                //第一个分量
                fixed f = f4.x;
                f = f4.r;
                //第二个分量
                f = f4.y;
                f = f4.g;

重新排列分量：

                //重新排列：
                f4 = f4.yzxw;
                f4 = f4.abgr;

创建新向量：

                //创建新的向量
                fixed3 f3 = f4.xyz;
                fixed2 f2 = f4.xz;
                fixed4 f4_2 = fixed4(f2,f2);//升维需要补齐
                f4_2 = fixed4(f3,f);//升维需要补齐

向量和矩阵的更多用法

把矩阵当作二维数组来用

用向量申明矩阵：

                fixed4x4 f4x4 = {fixed4(1,2,3,4),
                                fixed4(5,6,7,8),
                                fixed4(9,10,11,12),
                                fixed4(13,14,15,16)};
                f4x4 = {f4,
                        f4,
                        f4,
                        f4};

获取矩阵中的元素：

和获取二维数组的元素一样

                f = f4x4[0][0];

利用向量获取矩阵中的某一行：

                f4_2 = f4x4[0];

高维转低维：

直接赋值，自动在高维矩阵(向量)中截取低维矩阵(向量)部分

                fixed3 f3_2 = f4;
                f2 = f4;
                fixed2x2 f2x2 = f4x4;

运算符相关

三目运算符：和C#一样

逻辑运算符： || && ! ，不存在短路，所以不管逻辑运算符满不满足都会执行完所有条件

数学运算符：CG中的取余%只能对整数取余，这和C语言一样

流程控制语句

和C#一样

注意：CG需要更多的考虑性能消耗

1. 尽量少使用循环语句，并减少次数和复杂度
2. 利用GPU并行性来替代循环
3. 尽量避免复杂的条件分支

函数

in和out可以有多个

无返回值：

参数有in，out之分

输入参数不改，输出参数必须初始化/修改，可以在外部调用

in和out关键字可以省略，但最好不要这么做

有返回值：

参数只有in

对于顶点vert / 片元着色器frag函数只会用单返回值进行处理

顶点/片元着色器的基本结构

            #pragma vertex myVert
            #pragma fragment myFrag

            //顶点着色器 回调函数
            //POSITION 和 SV_POSITION 是CG语言的语义
            //POSITION 模型的顶点坐标，填充到输入参数v中
            //SV_POSITION 裁剪空间中的顶点坐标，填充到输出参数SV_POSITION中

            //语义是用来限定输入输出参数，让渲染器知道用户的输入输出是什么
            float4 myVert(float4 v:POSITION):SV_POSITION{
                //mul()：矩阵/向量的相乘
                //UNITY_MATRIX_MVP：Unity内置的变换矩阵，是Unity内置模型、观察、投影矩阵的集合
                //v：顶点坐标
                return mul(UNITY_MATRIX_MVP, v);
                //新版本把这个封装成了UnityObjectToClipPos(v)
            }

            //片元着色器 回调函数
            //SV_Target 告诉渲染器，输出参数是SV_Target，
            // 渲染器会把用户输出颜色储存到一个渲染目标中，输出到默认的帧缓存中
            fixed4 myFrag(): SV_Target
            {
                return fixed4(1, 0, 0, 1);
            }

效果：

语义——特殊关键字

修饰 函数的传入参数和返回值

作用：让Shader知道从哪里读取数据，并输出到哪里去

unity只支持CG的部分语义

常用语义

应用阶段->顶点着色器

顶点着色器->片元着色器

片元着色器的输出

其他语义

HLSL语义，CG语义

顶点/片元着色器获取更多数据信息

顶点着色器获取更多数据信息

使用结构体对数据封装，通过对结构体中的成员变量+语义的方式来定义想要获取的信息

            struct a2v{
                //顶点坐标
                float4 vertex : POSITION;
                //顶点法线
                float3 normal : NORMAL;
                //纹理坐标
                float2 uv : TEXCOORD0;
            };

            float4 myVert(a2v data):SV_POSITION
            {

                return UnityObjectToClipPos(data.vertex);

            }

片元着色器获取更多数据信息

片元着色器输入的数据基本都是由顶点着色器传递的

封装的结构体还需要顶点着色器的返回类型

            v2f myVert(a2v data)
            {
                //传给片元着色器的数据结构体
                v2f v2fData;
                v2fData.pos = UnityObjectToClipPos(data.vertex);
                v2fData.normal = data.normal;
                v2fData.uv = data.uv;

                return v2fData;

            }

            
            fixed4 myFrag(v2f data): SV_Target
            {
                return fixed4(0,1,0,1);
            }

ShaderLab属性类型和CG变量类型的匹配关系

Shader三大属性：数值、颜色和向量，纹理贴图

    Properties
    {
        //整形
        _MyInt("My Int", Int) = 10
        //浮点型
        _MyFloat("My Float", Range(0,1)) = 0.5
        //范围型
        _MyRage("My Range", Range(0,10)) = 5
      
        //颜色
        _MyColor("My Color", Color) = (1,1,1,1)
        //向量
        _MyVector("My Vector", Vector) = (1,1,1,1)
        //2D纹理
        _My2D("My2D", 2D) = "white" {}
        //2D数组纹理
        _My2DArray("My2DArray", 2DArray) = "white" {}
        //Cube map 纹理
        _MyCube("MyCube", Cube) = "white" {}
        //3D纹理
        _My3D("My3D", 3D) = "white" {}

    }

CG中变量类型对应的ShaderLab属性类型

如何在CG语句块中使用ShaderLab中申明的属性

直接在CG语句块中申明和属性对应类型的同名变量

            CGPROGRAM
            #pragma vertex myVert
            #pragma fragment myFrag

            float _MyInt;
            float _MyFloat;
            float _MyRage;
            fixed4 _MyColor;
            float4 _MyVector;
            sampler2D _My2D;
            samplerCUBE _MyCube;
            sampler3D _My3D;

CG内置函数

1.数学函数

三角函数

向量、矩阵

数值相关

其他

2.几何函数

3.纹理函数

二维纹理

举例：

立方体纹理

其他纹理

CG内置文件