解读Unity中的CG编写Shader系列1——初识CG

tianhett

CG=C for Graphics 用于计算机图形编程的C语言超集
前提知识点：
1.CG代码必须用
CGPROGRAM
。。。
ENDCG括起来
2.顶点着色器与片段着色器的主函数名称可随意，但需要再#pragma vert 与#pragma fragment中声明并且与主函数名完全匹配，shader才会找到入口
3.float4是一种压缩数组，float4 vert与float vert[4]严格意义上讲不同，虽然都是存放4个float，但float4作为向量类型做点乘、内积等处理更快速
4.语义 :变量除了变量名与数据类型之外，还在:后声明其语义
例子一：RGB立方体
例题阐述:
给一个立方体(cube)创建一个shader，在立方体的直角坐标系中，三个坐标x,y,z的取值范围为{0,0,0}至{1,1,1},而RGBA颜色red,green,blue,alpha的取值范围正好是{0,0,0,0}至{1,1,1,1},将alpha写死为1，那么r,g,b分别与x,y,z建立一一映射，可得到一个6个面展示所有RGB颜色的立方体如图:

具体代码及其含义如下:

Shader "Custom/RGBCube" {
SubShader
{
Pass {
CGPROGRAM
#pragma vertex vert //顶点着色器入口函数声明
#pragma fragment frag // 片段着色器入口函数声明
//顶点输出结构体
struct vertexOutput {
//声明结构体的成员pos,类型为float类型的4元向量，语义为SV_POSITION,col同理;
float4 pos : SV_POSITION;
float4 col : TEXCOORD0;
};
//顶点着色器入口函数vert，与pragma第一条声明匹配，返回类型为刚刚定义的顶点输出结构体
vertexOutput vert(float4 vertexPos : POSITION)

{
vertexOutput output; //这里不需要struct关键字
//顶点着色器将数据写入输出结构体中。
output.pos = mul(UNITY_MATRIX_MVP, vertexPos);
//mul是顶点变换函数，UNITY_MATRIX_MVP是unity的内建矩阵，vertexPos是这个函数的形参
//此行代码的作用为将形参vertexPos（本例即Cube对象的顶点向量）按照unity的内建矩阵进行顶点变换
output.col = vertexPos + float4(0.5, 0.5, 0.5, 0.0);
//这行代码是实现RGB立方体的关键
//vertexPos的值域为题干所提到的x,y,z三元组各自减去0.5构成的值域
//但是这里接受的类型为float4，可见第四元应该是无意义的常数1
//意思是vertexPos的值域为{-0.5,-0.5,-0.5,1}至{0.5,0.5,0.5,1}
//而对这个值域进行+{0.5,0.5,0.5,0}的矢量相加才能得到RGB （A恒定为1）的所有颜色区间

return output;
//将输出结构体返回，进入下一个环节(简单理解为给片段着色器)
//ps:更细致的环节有顶点变换-->顶点着色-->几何元的构建-->光栅化几何元
//-->片段着色-->略
}
//片段着色器入口函数frag，与pragma第二条声明匹配，返回类型为float4语义为COLOR,
//这里除了颜色没有其他的输出，所以没有输出结构体
float4 frag(vertexOutput input) : COLOR
//此函数的形参类型为顶点着色器的输出结构体，没有语义
//原因就在于片段着色器位于顶点着色器的下一个环节，参数按照这个顺序传递
{
//由于col属性已经在顶点着色器中计算，直接返回进入下一环节
//下一环节是什么这里不探讨了
return input.col;
}
ENDCG
}
}
//如果以上SubShader渲染失败则回滚采用Diffuse
FallBack "Diffuse"
}

补充：
刚刚写掉了，为何vertexPos的值域为{-0,5,-0.5,-0.5,1}至{0.5,0.5,0.5,1}而非{0,0,0,1}至{1,1,1,1}呢？
因为我们的直角坐标系原点没有在顶点上而是在cube的几何中心，故其值域为{-0,5,-0.5,-0.5,1}至{0.5,0.5,0.5,1}，over