Unity|ShaderLab笔记整理-一（Shader组成）

· 着色器的类型

OPENGL 使用GLSL 编写shader
DirectX 使用HLSL 编写shader
Nvidia 使用CG 编写shdaer 

CG语言的跨平台，Unity封装了CG语言为unity shaderlab

· unity着色器大致分为三类：

1.Surface shader -表面着色器(标准着色语言是HLSL，支持一般的HLSL数据类型，)，封装了顶点/片元着色器,移动端昂贵,编译时还会拆解为vertex 和 fragment
2.vertex fragment  -顶点/片元着色器，因其可编程及设计性，倍受青睐
3.fixed function shader -固定功能着色器，不再是主流着色器选项，但对旧时代主机的支持良好

· ShaderLab的数据类型及精度

1.float float3向量 float4*4矩阵（高精度）
2.half half3向量 （中精度）
3.fixed （低精度）
4.int （整数数据类型，通常用作循环计数器或数据索引，根据平台，GPU可能不支持整数类型。例如，Direct3D 9和OpenGL ES 2.0 GPU仅对浮点数据进行操作，并且可以使用相当复杂的浮点数学指令来模拟简单的整数表达式（涉及位或逻辑运算）。

Direct3D 11，OpenGL ES 3，Metal等现代平台都支持整数数据类型，因此使用位移和位屏蔽可以按预期方式工作。）
·以下粘贴一段unity menu中shader 计算精度翻译结果：
·为了表现良好，请始终使用最低的精度。这在iOS和Android这样的移动平台上尤其重要。良好的经验法则是：
·对于世界空间位置和纹理坐标，使用float精度。
·对于其他（矢量，HDR颜色等），从half精度开始。仅在必要时增加。
·对于纹理数据的非常简单的操作，请使用fixed精度。

实际上，您应该使用哪个数字类型取决于平台和GPU。一般来说：
·所有现代桌面GPU将始终以完全float精确的方式计算所有内容，因此float/half/fixed最终将完全相同。这可以使测试变得困难，因为很难看到半/固定精度是否足够，所以总是在目标设备上测试您的着色器以获得准确的结果。

·移动GPU具有实际的half精确支持。这通常更快，并且使用较少的电力来进行计算。
·Fixed一般来说，精度通常只适用于较旧的移动GPU。大多数现代GPU（可以运行OpenGL ES 3或Metal的GPU）内部处理fixed和half精确度完全相同。

· Shader的重要组成包含：

—shader路径

    "David/01_First Shader"

· Properties

    常见的几种Properties类型：
    _color("Color",Color) = (1,1,1,1)           --颜色
    _range("Range",Range(0.0,1.0)) = 0.5        --范围
    _vector("Vector",vector) = (1,2,3,4)        --向量
    _int("Int",int) = 666                       --整型
    _float("Float",float) = 2.3                 --浮点
    _2Dtexture("2DTexture",2D) = "white"        --2d纹理
    _3Dtexture("3DTexture",3D) = "white"        --3d纹理
    _cube("Cube",cube) = ""                     --立方体纹理

· SubShader and pass

单个shader必须包含至少一个SubShader，一个SubShader至少包含一个pass（pass可以理解为一种通道，当前硬件如果对一个pass的全部效果都支持，则会执行该pass的着色表现，如果不支持，会默认往后寻找下一个pass，如果都不支持，则系统默认调用Fallback备选方案）

· CGPRAGM

    //顶点函数-通知GPU使用vertex执行渲染
    #Pragma vertex vert
    //片元函数-通知GPU使用fragment执行渲染
    #Pragma fragment frag

· Vertex Function

    //vertex函数，确定模型在屏幕中的位置
    float4 vertex(float4 v:POSITION):SV_POSITION
    参数说明：
    : POSTION 绑定模型顶点
    : SV_POSITION 绑定返回值，告诉系统这是裁剪空间下的顶点坐标

    函数体说明：return mul(UNITY_MATRIX_MVP,v);
    //矩阵与顶点相乘：将顶点从模型空间转换为其次剪裁空间并返回

    tips:等价于：
    float4 pos = mul(UNITY_MATRIX_MVP,v);
    return pos;

· Fragment Function

    //使用frag片元函数确定模型在屏幕中的颜色
    float4 frag():SV_target
    {
        //颜色返回值-白色
        return fiexd4(1,1,1,1);
    }

· Struct

    ·引入结构体a2v(application to vertex),v2f（vertex to fragment）---为了让顶点函数与片元函数返回的结果更丰富更易书写
     struct a2v
    {
        float4 vertex : POSITION; //顶点语意绑定(通过绑定达到通知unity将模型空间下顶点坐标填充给vertex)
        float4 normal : NORMAL;//模型法线语意绑定(通过绑定语意通知unity将模型空间下法线方向填充给normal)
        float4 texcoord : TEXCOORD0;//模型纹理坐标语意绑定(通过绑定语意通知unity将第一套纹理填充给texcoord)
    };

    struct v2d
    {
        float4 position : SV_POSITION;
    };

    当使用结构体定义顶点函数参数后，顶点函数参数可直接使用(a2v v)替代，如下
    以前：float4 vert(float4 v:POSITION)

    现在：float4 vert(a2v v)

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· 语义

    ·从应用程序传递到顶点函数的语义有哪些？(:号故意增加的)
    :POSITION     顶点坐标（在模型空间下）
    :NORMAL       法线（在模型空间下）
    :TANGENT      切线（在模型空间下）
    :TEXTOORD0~n  纹理坐标
    :COLOR        顶点颜色

    ·从顶点函数传递给片元函数的的语义有哪些？
    SV_POSITION 裁剪空间中的顶点坐标（一般系统直接使用）
    TEXTOORD0~7 传递纹理坐标
    COLOR0 可传递一组值，不一定是颜色，也可能是方向、 4个值
    COLOR1 可传递一组值，不一定是颜色，也可能是方向、 4个值、

    ·片元函数传递给系统
    SV_Target 颜色值，最终显示在目标显示器上

其他细节记录：
1.每个shader至少包含一个SubShader
2.每个Subshader中至少包含一个pass，Subshader可以有多个pass（多pass为了应对不同主机硬件，保证着色效果兼容）
3.每个shader至少有一个后备方案，当以上Subshader都失效或不支持时，默认执行 Fallback“VertexLit”（Vertexlit工具情况做改变）
4.CGPROGRAM 与 ENGCG之间，存放着关键的光照或着色调用信息

包含知识点：

着色语言类型
unity支持的Shader类型
数据类型与精度
Unityshdaer重要组成
Shader路径
Properties属性
Subshader与pass
CGPRAGM
Vertex Function
Fragment Function
Struct
Semantics语意