[Shader] Unity CGPROGRAM / ENDCG-优快云博客

3.2.6. | CGPROGRAM / ENDCG.

我们上面回顾的所有部分都是用 ShaderLab 声明性语言编写的，我们在图形编程语言中的真正挑战从 CGPROGRAM 或 HLSLPROGRAM 声明开始。

默认情况下，我们可以看到Unity在我们的程序中包含了CG这个词。对此，官方文档（2021.2版本）中表示：

Unity最初使用Cg语言，因此有一些单词和.cginc扩展名，但该软件不再使用这种语言，但是，这些单词仍然包含在内，出于兼容性原因，代码仍在编译中。

如上所述，在未来的版本中，我们的着色器很可能会以 HLSLPROGRAM 而不是 CGPROGRAM 的声明出现，因为 HLSL 目前是官方图形编程语言（事实上，Shader Graph 就是基于它的）。

无论如何，我们可以简单地通过将 HLSLPROGRAM 替换为 CGPROGRAM，将 ENDHLSL 替换为 ENDCG 来更新着色器，然后我们的程序将在Built-in RP 中进行编译，就像在Universal RP 和High Definition RP 中一样。

如果我们想将程序更新为 HLSL，我们将必须更改一些设置并向着色器添加一些路由，这将使理解变得更加复杂。

// CG version
Pass
{
	CGPROGRAM
	 …
	ENDCG
}
// HLSL version
Pass
{
	HLSLPROGRAM
	 …
	ENDHLSL
}

我们的着色器编译所需的所有函数都将写入 CGPROGRAM 和 ENDCG 字段内。该片段之外的那些函数将被Unity作为ShaderLab属性，如果它们不对应于该语言，那么我们的程序将无法编译。

Shader "InspectorPath/shaderName"
{
	Properties { … }
	SubShader
	{
		Tags { "RenderType"="Opaque" }
		Pass
		{
			CGPROGRAM
			// write all functions here
			ENDCG
		}
	}
}

3.2.7. | Data Types.

在继续定义着色器的属性和功能之前，我们必须查看数据类型，因为 Cg 和 HLSL 之间存在细微差别。

当我们在当前版本的Unity中创建默认着色器时，我们可以找到精度不同的浮点数，其中：

• float.
• half.
• fixed.

用 Cg 编写的着色器可以完美地编译这三种类型的精度，但是 HLSL 无法编译“fixed”数据类型，因此，如果我们使用这种语言，我们将不得不替换这种类型要么有一half，要么有float。

“Float”（Cg 和 HLSL）是一种高精度数据类型，为 32 位，通常用于计算世界空间中的位置、纹理坐标 (UV) 或涉及三角函数或指数等复杂函数的标量计算。

“Half”（Cg 和 HLSL）是半精度，为 16 位，主要用于低幅度向量、方向、对象空间位置和高动态范围颜色的计算。

“Fixed”（Cg）精度较低，只有11位，主要用于简单运算（例如基本颜色存储）的计算。

在向量使用中经常出现的一个问题是，如果我们只对所有变量使用浮点数据类型（Float）会发生什么？实际上这是可能的，但是我们必须考虑到float是一种高精度数据类型，这意味着它有更多的小数，因此，GPU将花费更长的时间来计算它，增加时间并产生热量。

使用所需数据类型的向量和/或变量至关重要，因此我们可以优化程序，减少 GPU 上的图形负载。

我们可以在两种语言中找到的其他广泛使用的数据类型是“Int、sampler2D 和samplerCube”。

“Sampler” 指的是纹理的采样状态。在这种类型的数据中，我们可以存储纹理及其 UV 坐标。

一般来说，当我们想要在着色器中使用纹理时，我们必须使用“Texture2D”类型来存储纹理并创建一个“SamplerState”来采样。数据类型“Sampler”允许我们将texture和 sampling status 存储在单个变量中。为了详细了解采样器的功能，我们将执行以下操作：

// declare the _MainTex texture as a global variable
Texture2D _MainTex;
// declare the _MainTex sampler as a global variable
SamplerState sampler_MainTex;
// go to the fragment shader
half4 frag(v2f i) : SV_Target
{
	// inside the col vector sample the texture in UV coordinates.
	half4 col = _MainTex.Sample(sampler_MainTex, i.uv);
	// return the color of the texture
	return col;
}

只需使用“采样器”即可优化上述过程。

// declare the sampler for _MainTex
sampler2D _MainTex;
// go to the fragment shader stage
half4 frag(v2f i) : SV_Target
{
	// sampler the texture in UV coordinates using the function tex2D().
	half4 col = tex2D(_MainTex, i.uv)
	// return the color of the texture.
	retu rn col;
}

这两个示例都返回与我们在属性中生成的纹理相对应的相同值，并将从 Unity Inspector 分配。

我们可以在程序中使用标量值、向量和矩阵。

标量值是返回实数的值，可以是整数或小数（例如 1、0.4、4 等），要在着色器中声明它们，我们必须首先添加“数据类型”，然后添加“标量值名称” 最后初始化其默认值。

其语法如下:

float name = n; // e.g. float a = 0;
half name = n; // e.g. float b = 1.456;
fixed name = n; // e.g. float c = 2.5;

向量是那些返回多维值的向量（例如 XYZW），要在着色器中声明它们，我们必须首先添加“数据类型”，然后是“维度编号”，然后是“向量名称”，最后初始化其默认值。

其语法如下：

float2 name = n; // e.g. float2 uv = float2(0.5, 0.5);
half3 name = n; // e.g. half3 position = float3(0, 0, 0);
fixed4 name = n; // e.g. fixed4 color = float4(1, 1, 1, 1);

矩阵是那些以行和列存储值的矩阵，它们具有多个维度，主要用于剪切、旋转和改变顶点位置。

要在着色器中声明矩阵，我们必须首先添加“数据类型”，然后是“维度数量与其自身相乘”，然后是“矩阵名称”，最后“初始化其默认值”，考虑到坐标 Xx、Yy &Zz 将等于 1。

其语法如下：

// three rows and three columns
float3x3 name = float3x3
(
	1, 0, 0,
	0, 1, 0,
	0, 0, 1
);
// two rows and two columns
half2x2 name = half2x2
(
	1, 0,
	0, 1
);
// four rows and four columns
fixed4x4 name = fixed4x4
(
	1, 0, 0, 0,
	0, 1, 0, 0,
	0, 0, 1, 0,
	0, 0, 0, 0
);