Koo叔说Shader-CG语言介绍

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原创最新推荐文章于 2026-06-21 21:11:14 发布 1.2k 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

unity cg hlsl glsl区别在Unity游戏引擎中，你可能会遇到与着色器编程相关的几种不同的着色器语言，包括Cg、HLSL（High Level Shading Language）和GLSL（OpenGL Shading Language）。在Unity中编写着色器时，你应该根据目标平台和你想要实现的效果来选择合适的着色器语言和编程方法。ShaderLab是Unity中一种常见的着色器编程方法，它允许你使用类似HLSL的语法来编写跨平台的着色器代码。阅读详情

前言

开始着手写Unity Shader之前，有必要了解一下用什么语言来写，Unity支持自家的Surface Shaders,GLSL,Cg/HLSL这几种方式来写，经过比较决定使用Cg/HLSL来写，今天就来初步学习一下Cg/HLSL语言，为接下来的使用做准备。

为什么Cg/HLSL是最佳选择

GLSL:Unity支持GLSL,这是OpenGL的Shader语言，在GLSLPROGRAM … ENDGLSL块中编写，Unity会将这部分代码编译到任何平台，但对Windows或游戏机支持的不好，如果只是做手游的Android和IOS平台，用Mac做开发可以选择GLSL.
Surface Shaders:可以用Unity shader库做很酷的东西。但在移动设备上不一定有效果。Shader库封装了许多功能，简化了开发，但同时也失去了对手游需要的控制和性能选项。Surface Shader只是自动帮你完成那些需要手写的、重复的通用代码。你仍然是要用CG/HLSL语言来编写Surface Shader。
Cg/HLSL:为什么要把Cg/HLSL放到一块呢。因为Cg和HLSL就是同一个语言只是由NVIDIA和Microsoft两家公司分别维护，现在NIVIDIA已经停止维护Cg了，Microsoft在维护HLSL.Cg/HLSL可以被编译到需要的任何设备，而且Unity和微软已经亲密的像兄弟一样，在Unity中新建shader,默认也是CG语言也就是HLSL语言，所以HLSL是Unity shader的首选。

先来看一段Unity中的CG程序

CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag           
            #include "UnityCG.cginc"

            sampler2D _MainTex;
            float4 _MainTex_ST;

            struct appdata_t
            {
                float4 vertex : POSITION;
                float2 texcoord : TEXCOORD0;
                fixed4 color : COLOR;
            };

            struct v2f
            {
                float4 vertex : SV_POSITION;
                half2 texcoord : TEXCOORD0;
                fixed4 color : COLOR;
            };

            v2f o;

            v2f vert (appdata_t v)
            {
                o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
                o.texcoord = TRANSFORM_TEX(v.texcoord,_MainTex);
                o.color = v.color;
                return o;
            }

            fixed4 frag (v2f IN) : COLOR
            {
                return tex2D(_MainTex, IN.texcoord) * IN.color;
            }
            ENDCG

CG程序被放到CGPROGRAM…ENDCG的声明块中，指明这里是写CG语言。CG语言非常像C语言的语法，有C,C++,Java等基础的非常好掌握。

编译指令#pragma

告诉编译器需要用到的函数和一些编译项的设置
- #pragma vertex name–指定vertex顶点shader的函数,name是函数名
- #pragma fragment–指定fragment片段shader的函数
- #pragma geometry name–指定geometry几何shader的函数(DX10以上)
- #pragma hull name–指定hull外壳着色器 Shader(细分着色的部分，主要负责定义细分等级(LOD)和相关控制点在细分中的“形变”趋势，DX11)
- #pragma domain name–指定domain域着色器Shader(负责的最重要的功能就是通过贴图控制的方式，实现模型的形变,DX11)
- #pragma target name–指定编译目标版本以适应不同的GPU
- #pragma require feature-细粒度控制shader需要GPU的哪个特性
- #pragma only_renderers space separated names–只编译指定的渲染器，默认编译所有的渲染器
- #pragma exlude_renderers space separated names –不编译指定的渲染器
- #pragma multi_compile … -指定 multiple shader variants
- #pragma enable_d3d11_debug_symbols-为
- #pragma hardware_tier_variants renderer name–为每一个编译的shader生成 multiple shader hardware variants
-其中#pragma vertex 和 #pragma fragment必须有，其它视情况选择使用。

编译指令#include

这个和C,C++一样，表示包含外部的脚本文件。这里指包含Unity预先定义好的公共UnityCG.cginc库。

数据类型

基本数据类型：float,half两种浮点类型,int整形，fixed定点数，bool布尔值，sampler*纹理对象句柄(sampler2D,sampler3D,samplerCUBE),string字符类型
内置向量数据类型：float4,表示float类型的4元向量；bool4,表示bool类型4元向量，fixed4表示整型4元向量，可以声明float1,float2,float3,float4类型的数组变量，初始化方式为：float4 array=float4(1.0,2.0,3.0,4.0)，其它一样;
内置矩阵数据类型：最大的维数不能超过4X4阶。float4x4 matrix4;表示4X4阶矩阵,初始化方式为float2x2 matrix4 = {1.0,2.0,3.0,4.0},其它一样。
数组：和C\C++声明方法一样：float4 b[10];向量和矩阵是内置数据类型，数组则是一种数据结构。
结构体：Cg中的结构体的声明、使用和C++相似，一般用于传递数据类型较多的情况，参照上面例子的用法。
类型转换和C一样，使用强制转换
类型定义可在常量后跟后缀，有f,h,x(fixed),如2.0f,1.0h,3x

语义

通过语义绑定机制，指定数据存放的位置，即将输入\输出数据和寄存器做一个映射关系。
- POSITION:用于vertex shader 输入,输出,fragment shader的输入，代表位置信息
- NORMAL:用于vertex shader 输入,代表顶点法线
- BINORMAL:用于vertex shader输入，代表顶点次法线
- BLENDINDICES:用于vertex shader输入,代表四个影响顶点的骨骼的索引
- BLENDWEIGHT:用于vertex shader输入,代表四个骨骼影响顶点的加权百分比
- TANGENT:用于vertex shader输入，代表顶点切线空间
- PSIZE:用于vertex shader输入,输出,fragment shader的输入，代表点的大小Point size
- TEXCOORD0~TEXCOORD7:用于vertex shader输入,输出,fragment shader的输入,代表贴图
- FOG:vertex shader 输出,fragment shader 输入,代表雾
- COLOR0~COLOR1:vertex shader 输出,fragment shader 输入,代表颜色
- COLOR:fragment shader 输出，代表颜色
- SV_POSITION:SV_前缀的变量代表system value，DX10之后推荐使用SV_POSITION作为vertex shader的输出和fragment shader的输入，注意vertex shader的输入还是使用POSITION