Shader学习笔记

GPU编程标准

Direct和OpenGL两种编程标准，前者是微软提供的，一般用于Windows平台，而后者是Linux、Android、ios等都共同支持的标准。
由这两种标准就衍生出来了集中GPU编程语言，诸如HLSL、Cg、GLSL等，在Unity里面，并不直接使用者三种语言去编写，而是用自己自定义的ShaderLab去编写Shader，之后再根据平台去编译成某种语言，一般现在Unity重点支持的是Cg语言。

UnityShader基本语法

Shader “name”{
//定义一些要用到的属性，这些属性会在检视面板里面显示
[Properties]
//子着色器，一个shader里面可以不只一个Shader起作用
SubShader:{}
//如果子着色器显卡都不支持，就会自动降级到Fallback定义的版本
[Fallback]
}

Properties定义

name{“display name”, type} = 值;

• name指属性名，Unity中用下划线开始；
• display name是在属性检查器的名字;
• type：这个属性的类型
• 值：指这个属性的默认值

1. type类型

Float，int，Color(r,g,b,a)（取值范围都是0~1）,Vector（4维向量），Range(start,end)，2D：2D纹理属性，Cube：立方体纹理属性，3D：3D纹理属性；
纹理类型变量声明：name{“display name”, 2D} = “name”{options};

Options：纹理属性选项

• TexGen：纹理生成模式，纹理自动生成纹理坐标的模式，顶点shader将会忽略这个选项；（ObjectLinear，EyeLinear，SphereMap，CubeReflect，CubeNormal，LightmapMod：光照贴图模式如果设置这个选项，纹理会被渲染器的光线贴图所影响）

2. type定义

• Range：_Range(“range”,Range(0,1))=0.3;
• Color：_Color(“color”,Color)=(1,1,1,1);
• Float：_FloatValue(“float value”,Float)=1;
• Cube：_MainTex(“Albedo”,Cube)=“skybox”{TexGen CubeReflect};

SubShader

SubShader{[Tags],[CommonState],Pass{}}

• 子着色器由标签，通用状态，通道列表组成（渲染流水线）它定义了一个渲染通道列表，并可选为所有通道初始化需要的通用状态
• SubShader渲染时优先渲染被每一个通道所定义的对象
• 通道类型：RegularPass，UsePass，GrabPass
• 在通道中定义状态同时对整个子着色器可见，那么所有的通道可以共享状态

SubShader{
Tags{“Queue”,“Transparent”}
Pass{
Lighting Off
}
}

1. Tags

Tags{“标签1”=“value1” “key2”=“value2”}
标签类型有：

• Queue tag 队列标签
• Render Type tag 渲染类型标签
• DisableBatching tag 禁用批处理标签
• ForceNoShadowCastring tag 强制不投阴影标签
• IgnoreProjecttor tag 忽略投影标签
• CanUseSpriteAtlas tag 使用精灵图集标签
• PreviewType tag 预览类型标签

2. Pass

1. SubShader 包装了一个渲染方案，这些方案由一个个Pass通道执行，SubShader可以包括很多通道快，每个pass都能使几何体渲染一次；
2. Pass基本语法：
   Pass{[Name and Tags][RenderSetUp][Texture Setup]}

• Name（必须大写）便于其他SubShader通过名字查找到通道

Catagory 分类

统一处理一类着色器效果，比如说有子Shader都要关闭雾等效果
Shader “xxx”{
Category{
For{Mode Off}
SubShader{…}
SubShader{…}
}
}

GPU管道流水线

我们一般干预的就是顶点shader以及片元着色shader

顶点片元着色器

1：控制灵活，但不能参与光照。
2：着色器中插入cg代码段，编写在CGPROGRAM和ENDCG之间
3：编译指令：由于我们能操作两个不同的shader，所以我们写shader的时候必须表明出入口，比如顶点着色器就是#pragma vertex name将name的函数编译为顶点着色器，而#pragma fragment name则编译为片元着色器
4：参数和返回值都有语义修饰（语义修饰：POSITION 位置、TANEGENT 切线等）

CG的数据类型

浮点数：float、half、double
定点数：相当于把表示整数的32位（比方说）前16位表示整数，后16为表示小数，这样就用一个很大的整数去表示了小数，这里的COLOR就是这样定义的。
逻辑：bool
纹理对象：sampler
可以定义结构体：与C#一致（尽量不要在结构体里面定义函数）

语义

语义：一个阶段处理数据，然后传输给下一个阶段（顶点着色器渲染流水线），那么每个阶段之间的接口，例如：顶点着色器的输入数据是出于模型空间的顶点数据，输出的是投影坐标和光照颜色；片段处理器要将光照颜色作为输入
输入语义：绑定接收参数
输出语义：绑定输出参数
语义只在特定的入口函数才有作用，其他地方无用。