簡(jiǎn)介
前一篇介紹了如果編寫(xiě)最基本的shader，接下來(lái)本文將會(huì)簡(jiǎn)單的深入一下，我們先來(lái)看下效果吧
呃，gif效果不好，實(shí)際效果是很平滑的動(dòng)態(tài)過(guò)渡
實(shí)現(xiàn)思路
1.首先我們要實(shí)現(xiàn)一個(gè)彩色方塊
2.讓色彩動(dòng)起來(lái)
over
實(shí)現(xiàn)一個(gè)RGB CUBE
先看代碼吧：
Shader "LT/Lesson2"
{
Properties {
_OffsetX ("Offset X", Range (-1.5, 1.5) ) = 0
_OffsetY ("Offset Y", Range (-1.5, 1.5) ) = 0
_OffsetZ ("Offset Z", Range (-1.5, 1.5) ) = 0
}
SubShader
{
Pass
{
CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
#include "UnityCG.cginc"
struct VertextOutput {
float4 pos : SV_POSITION ;
fixed4 col : COLOR ;
};
uniform float _OffsetX;
uniform float _OffsetY;
uniform float _OffsetZ;
VertextOutput vert ( appdata_base input )
{
VertextOutput result;
result.pos = mul(UNITY_MATRIX_MVP , input.vertex ) ;
result.col = input.vertex + float4( _OffsetX, _OffsetY, _OffsetZ, 0);
return result;
}
fixed4 frag ( VertextOutput input ) : COLOR
{
return input.col;
}
ENDCG
}
}
}
恩~~，首先呢，我們這次輸出的顏色不同的位置顏色不同，所以我們需要一個(gè)同時(shí)能存位置和顏色的結(jié)構(gòu)體：
struct VertextOutput {
float4 pos : SV_POSITION ;
// 位置信息, 后面的: SV_POSITION是必須的,當(dāng)然你也可以換成: POSITION
fixed4 col : COLOR ;
// 顏色信息, 后面的: COLOR不是必須的，你可以隨便取名字比如 : FUCK
// 但是嘛，為了代碼方便閱讀，還是寫(xiě)成COLOR吧
};
然后呢我們只有這樣一個(gè)模型：
24個(gè)頂點(diǎn)（每個(gè)面頂點(diǎn)單算的），12個(gè)三角形，兩個(gè)空的UV（這個(gè)是unity自帶的cube模型）
這個(gè)模型是沒(méi)有任何顏色信息，所以我們需要自己在shader中生成他的顏色
出于方便考慮，我們將這個(gè)模型的頂點(diǎn)（XYZ）變成RGB的顏色，因?yàn)閯偤萌齻€(gè)值都有變化嘛
于是有了這樣的代碼
result.col = input.vertex + float4( _OffsetX, _OffsetY, _OffsetZ, 0);
前面頂點(diǎn)位置就不作處理了，直接換算成Unity坐標(biāo)就完了
result.pos = mul(UNITY_MATRIX_MVP , input.vertex ) ;
然后我們來(lái)說(shuō)說(shuō)傳入?yún)?shù)中的appdata_base
對(duì)于VertextOutput vert ( appdata_base input )這個(gè)函數(shù)命名
學(xué)過(guò)C語(yǔ)言的應(yīng)該知道前面是返回值類型 括號(hào)里面是傳入值類型和名字吧
然后這個(gè)appdata_base呢是定義在#include "UnityCG.cginc"的一個(gè)結(jié)構(gòu)體
（強(qiáng)行帶節(jié)奏引入了UnityCG.cginc，其實(shí)也可以像前面一篇一樣使用float4 position : POSITION，只是這里為了早點(diǎn)引入U(xiǎn)nityCG.cginc而已）
我們可以看一下UnityCG.cginc的部分代碼:
// Dynamic & Static lightmaps contain indirect diffuse ligthing, thus ignore SH
#define UNITY_SHOULD_SAMPLE_SH ( defined (LIGHTMAP_OFF) && defined(DYNAMICLIGHTMAP_OFF) )
struct appdata_base {
float4 vertex : POSITION;
float3 normal : NORMAL;
float4 texcoord : TEXCOORD0;
};
struct appdata_tan {
float4 vertex : POSITION;
float4 tangent : TANGENT;
float3 normal : NORMAL;
float4 texcoord : TEXCOORD0;
};
struct appdata_full {
float4 vertex : POSITION;
float4 tangent : TANGENT;
float3 normal : NORMAL;
float4 texcoord : TEXCOORD0;
float4 texcoord1 : TEXCOORD1;
float4 texcoord2 : TEXCOORD2;
float4 texcoord3 : TEXCOORD3;
#if defined(SHADER_API_XBOX360)
half4 texcoord4 : TEXCOORD4;
half4 texcoord5 : TEXCOORD5;
#endif
fixed4 color : COLOR;
};
整個(gè)有點(diǎn)小長(zhǎng),我只粘貼一部分，其實(shí)就是一大堆Unity的定義而已，
我們?cè)賮?lái)看看
struct appdata_base {
float4 vertex : POSITION; //位置
float3 normal : NORMAL; //法線
float4 texcoord : TEXCOORD0; // 紋理
};
其實(shí)這是一個(gè)簡(jiǎn)化的模型數(shù)據(jù)，包含了一些常用的參數(shù)，如果我們寫(xiě)的shader主要是給手機(jī)使用的話，這些數(shù)據(jù)基本也就夠了，而且目前我們也就用了他的位置的信息，當(dāng)然你也可以傳入一個(gè)appdata_full 類型，區(qū)別不大
至于_OffsetX，_OffsetY，_OffsetZ三個(gè)外接屬性的定義就不多做贅述了
然后我們就通過(guò)
VertextOutput vert ( appdata_base input )
{
VertextOutput result;
result.pos = mul(UNITY_MATRIX_MVP , input.vertex ) ;
result.col = input.vertex + float4( _OffsetX, _OffsetY, _OffsetZ, 0);
return result;
}
計(jì)算出了相應(yīng)頂點(diǎn)的顏色
然后直接在面片渲染函數(shù)中把對(duì)應(yīng)點(diǎn)的顏色賦值給他就行了
return input.col;
注意這里我們的傳入?yún)?shù)變成了vert 的返回值
fixed4 frag ( VertextOutput input ) : COLOR
好來(lái)看下初步的效果:
這里我們就完成了一個(gè)RBG CUBE了。
下面對(duì)一些原理性的東西簡(jiǎn)單解釋一下
光柵化?插值?
前面我解釋過(guò)vert函數(shù)是一個(gè)頂點(diǎn)調(diào)用一次，這里我們的模型一共才24個(gè)頂點(diǎn)，但是為啥出來(lái)這么多個(gè)顏色呢，這里就跟渲染流程的光柵化有關(guān)。默認(rèn)情況下，光柵化會(huì)保持平滑過(guò)渡,如果兩邊不匹配就會(huì)在中間插值，然后對(duì)于我們的模型而言，一個(gè)面上每個(gè)頂點(diǎn)的顏色都不同，所以他就會(huì)自動(dòng)插入很多個(gè)頂點(diǎn)，并且自動(dòng)漸變顏色來(lái)滿足平滑過(guò)渡（也就是說(shuō)如果你顏色都一樣，就不會(huì)插點(diǎn)了，當(dāng)然你也可以手動(dòng)不讓它插點(diǎn)，概念比較多，這里就不展開(kāi)了，我們要快速上手嘛）
讓顏色隨著時(shí)間變化而變化
這里是我強(qiáng)行要加的一個(gè)功能，不然感覺(jué)這篇blog就太少內(nèi)容咯，哈哈
有兩種實(shí)現(xiàn)方法:
1.unity中通過(guò)C#代碼去控制剛才開(kāi)放出來(lái)的參數(shù)
2.shader中自己通過(guò)時(shí)間去更改顏色
我們既然是學(xué)shader，當(dāng)然是在shader中進(jìn)行更改啦
直接上代碼:
result.col = input.vertex + float4( _SinTime.w + 0.5, _SinTime.w + 0.5, _SinTime.w + 0.5, 0);
呃，對(duì)，就改這一行。效果就是實(shí)現(xiàn)啦，大家可以自己行試一下
下面解釋一小下下:
_SinTime是unity為shader內(nèi)置的一個(gè)時(shí)間的sin值得變量（看名字也看的出來(lái)吧）
需要引入#include "UnityCG.cginc" （這也是為啥我前面強(qiáng)行帶節(jié)奏的原因）
然后來(lái)普及下Unity為我們內(nèi)置了哪些東西吧:
Transformations 變換
float4x4 UNITY_MATRIX_MVP
Current model*view*projection matrix
當(dāng)前物體*視*投影矩陣。（注：物體矩陣為 本地->世界）
float4x4 UNITY_MATRIX_MV
Current model*view matrix
當(dāng)前物體*視矩陣
float4x4 UNITY_MATRIX_P
Current projection matrix
當(dāng)前物體*投影矩陣
float4x4 UNITY_MATRIX_T_MV
Transpose of model*view matrix
轉(zhuǎn)置物體*視矩陣
float4x4 UNITY_MATRIX_IT_MV
Inverse transpose of model*view matrix
逆轉(zhuǎn)置物體*視矩陣
float4x4 UNITY_MATRIX_TEXTURE0 to UNITY_MATRIX_TEXTURE3
Texture transformation matrices
貼圖變換矩陣
float4x4 _Object2World
Current model matrix
當(dāng)前物體矩陣
float4x4 _World2Object
Inverse of current world matrix
物體矩陣的逆矩陣
float3 _WorldSpaceCameraPos
World space position of the camera
世界坐標(biāo)空間中的攝像機(jī)位置
float4 unity_Scale
xyz components unused; .w contains scale for uniformly scaled objects.
不適用xyz分量，而是通過(guò)w分量包含的縮放值等比縮放物體。
_ModelLightColor float4 Material's Main * Light color 材質(zhì)的主顏色*燈光顏色
_SpecularLightColor float4 Material's Specular * Light color 材質(zhì)的鏡面反射（高光）*燈光顏色。
_ObjectSpaceLightPos float4 Light's position in object space. w component is 0 for directional lights, 1 for other lights
物體空間中的燈光為，平行光w分量為零其燈光為1；
_Light2World float4x4 Light to World space matrix 燈光轉(zhuǎn)世界空間矩陣
_World2Light float4x4 World to Light space matrix 世界轉(zhuǎn)燈光空間矩陣
_Object2Light float4x4 Object to Light space matrix 物體轉(zhuǎn)燈光空間矩陣
float4 _Time : Time (t/20, t, t*2, t*3), use to animate things inside the shaders
時(shí)間： 用于Shasder中可動(dòng)畫(huà)的地方。
float4 _SinTime : Sine of time: (t/8, t/4, t/2, t)
時(shí)間的正弦值。
float4 _CosTime : Cosine of time: (t/8, t/4, t/2, t)
時(shí)間的余弦值
float4 _ProjectionParams : 投影參數(shù)
x is 1.0 or -1.0, negative if currently rendering with a flipped projection matrix
x為1.0 或者-1.0如果當(dāng)前渲染使用的是一個(gè)反轉(zhuǎn)的投影矩陣那么為負(fù)。
y is camera's near plane y是攝像機(jī)的近剪裁平面
z is camera's far plane z是攝像機(jī)遠(yuǎn)剪裁平面
w is 1/FarPlane. w是1/遠(yuǎn)剪裁平面
float4 _ScreenParams : 屏幕參數(shù)
x is current render target width in pixels x是當(dāng)前渲染目標(biāo)在像素值中寬度
y is current render target height in pixels y是當(dāng)前渲染目標(biāo)在像素值中的高度
z is 1.0 + 1.0/width z是1.0+1.0/寬度
w is 1.0 + 1.0/height w是1.0+1.0/高度
呃，格式不是很好看的樣子，這里有鏈接，自己去看吧http://www./Components/SL-BuiltinValues.html
有了這些東西之后呢，我們就可以簡(jiǎn)單的根據(jù)時(shí)間變化做一些動(dòng)態(tài)shader了，比如什么UV流動(dòng)啊，顏色動(dòng)態(tài)變化啊，動(dòng)態(tài)模型（是動(dòng)態(tài)模型不是模型動(dòng)畫(huà)哈）啥的，瞬間就高大上了有不有，性能嘛取決于你寫(xiě)的代碼（同樣的代碼級(jí)別下，shader速度秒殺你在c#中寫(xiě)）
總結(jié)
這一篇感覺(jué)寫(xiě)的比較亂，主要是知識(shí)點(diǎn)比較雜（這理由不是很好找啊....原諒我語(yǔ)文老師是數(shù)學(xué)老師教大的）
主要知識(shí)點(diǎn)是介紹一下光柵化那個(gè)插值，這個(gè)很重要https://en./wiki/Cg_Programming/Rasterization（雖然我講的一筆帶過(guò)，大家去看看官方解釋吧）
然后介紹一下UnityCG.cginc，我們既然是寫(xiě)的unityshader，當(dāng)然還是要經(jīng)常使用這個(gè)庫(kù)的啦，后面還有光照，空間矩陣啥的，基本我們要想做高級(jí)特效離不開(kāi)這個(gè)庫(kù)的，大家可以去看看這個(gè)庫(kù)源碼
了解了這些之后，就是單純的算法了（比如怎么通過(guò)時(shí)間更改模型頂點(diǎn)位置實(shí)現(xiàn)好看的動(dòng)畫(huà)啥的）
恩~~~再次坦白下寫(xiě)的比較亂，如有疑問(wèn)歡迎聯(lián)系QQ：821580467一起探討
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