Unity Shader 一个最简单的顶点/片元着色器

Shader "Custom/Chapter5-SimpleShader" {

    SubShader {
        Pass{
            CGPROGRAM

      // 两条非常重要的编译指令
            #pragma vertex vert // 定点着色器
            #pragma fragment frag // 片元着色器

      // 这一步是把顶点坐标从模型空间转换到裁剪空间
            float4 vert(float4 v : POSITION) : SV_POSITION {
                return mul(UNITY_MATRIX_MVP, v);
            }

            fixed4 frag() : SV_Target{
                return fixed4(1.0,1.0,1.0,1.0);
            }

            ENDCG
        }
    }
}
  1. vert , 顶点着色器代码, 逐顶点执行, 函数的输入 v 包含了这个顶点的位置, 返回值是该顶点在裁剪空间中的位置, POSITION : 把模型的顶点坐标填充到输入参数中, SV_POSITION : 顶点着色器的输出是裁剪空间中的顶点坐标
  2. frag , SV_Target : 把用户的输出颜色存储到一个渲染目标中, 这里将输出到默认的帧缓存中, 片元着色器输出的颜色的每个分量范围是[0,1].

使用结构体来定义顶点着色器的输入参数

struct a2v {
    float4 vertex : POSITION;
    float3 normal : NORMAL;
    float4 texcoord : TEXCOORD0;
};
  • 使用 POSITION 语义得到了模型的顶点位置坐标;
  • 使用 NORMAL 表示是模型空间的法线方向;
  • 使用 TEXCOORD0 表示模型空间的第一套纹理;
SubShader {
        Pass{
            CGPROGRAM

            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag

      //  a2v 把数据从应用阶段传到顶点着色器
            struct a2v{
                float4 vertex : POSITION;
                float3 normal : NORMAL;
                float4 texcoord : TEXCOORD0;
            };

            float4 vert(a2v v) : SV_POSITION {
                return mul(UNITY_MATRIX_MVP, v.vertex);
            }

            fixed4 frag() : SV_Target{
                return fixed4(1.0,1.0,1.0,1.0);
            }

            ENDCG
        }
    }

填充到 POSITION / TANGENT / NORMAL 这些语句中的数据是从哪里来的呢? 在 Unity 中, 它们是由使用该材质 Mesh Render 组件提供的, 在每帧调用 Draw Call 的时候, Mesh Render 组件会把它负责渲染的模型数据发送给 Unity Shader.

一个模型通常包括了一组三角面片, 每个三角面片由三个顶点组成, 每个顶点又包含了一些数据, 例如顶点位置 / 法线 / 切线 / 纹理坐标 / 顶点颜色等

顶点着色器和片元着色器之间的通信 #

我们希望从顶点着色器中输出一些数据传递给片元着色器, 比如模型的法线 / 纹理坐标等数据, 这就涉及到顶点/片元着色器之间的通信.
我们可以再定义一个结构体用来定义顶点着色器的输出

Shader "Custom/Shader002" {

    SubShader {
        Pass{
            CGPROGRAM

            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag

            struct a2v{
                float4 vertex : POSITION;
                float3 normal : NORMAL;
                float4 texcoord : TEXCOORD0;
            };

            // 使用一个结构体来定义顶点着色器的输出
            struct v2f {
                // SV_POSITION 语义告诉 Unity , pos 里包括了顶点在裁剪空间的位置信息
                float4 pos : SV_POSITION;
                // COLOR0 语义告诉 Unity 用于存储颜色信息
                fixed3 color : COLOR0;
            };

            v2f vert(a2v v) {
                // 生命输出结构
                v2f o;
                o.pos = mul(UNITY_MATRIX_MVP, v.vertex);
                o.color = v.normal * 0.5 + fixed3(0.5,0.5,0.5);
                return o;
            }

            fixed4 frag(v2f i) : SV_Target{
                // 将插值后的 i.color 显示到屏幕上
                return fixed4(i.color, 1.0);
            }

            ENDCG
        }
    }
}

End.

→ 源码 GitHub

posted @ 2017-03-10 18:28 Hu&Fei 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏