第五章 开始Unity Shader学习之旅

一.简单顶点/片元着色器

1.指定函数

#pragma vertex vert

#pragma fragment frag

 

2.POSITION & SV_POSITION & SV_Target 语义

CG/HLSL语义，告诉系统，用户需要哪些输入值 ，以及用户输出是什么

POSITION:   float4 v:POSITION 把模型顶点坐标填充到输入参数v中。

SV_POSITION:

告诉顶点着色器，输出的是裁剪空间中的顶点坐标。

顶点着色器的输出结构，必须包含SV_POSITION变量。

SV_Target:把用户输出颜色存储到一个渲染目标中，这里输出到默认的帧缓存中。

 

3.使用结构体封装输入数据

 

struct av2

{

    float4 vertex:POSITION;            //用模型顶点坐标填充vertex

    float3 normal:NORMAL;            //用模型空间法线方向填充normal

    float4 texcoord:TEXCOORD0     //用模型第一套纹理坐标填充texcoord

}

 

4.语义中的数据从哪里来

由材质的Mesh Render组件提供的。

在每帧调用Draw Call的时候，Mesh Render 会把负责渲染的模型数据发送给Unity Shader.

 

5.顶点着色器和片元着色器之间的通信

顶点着色器是逐顶点调用的，而片元着色器是逐片元调用的。

片元着色器中的输入实际 是把顶点着色器的输出进行插值后得到的结果。

 

 

 

5.使用属性

ShaderLab中属性的类型与CG变量类型之间的匹配关系:

Color,Vector:        float4,half4,fixed4

Range,Float:         float,half,fixed

2D:                       sampler2D

Cube:                   samplerCube

3D:                       sampler3D 

 

6.内置包含文件

类似于C++头文件，后缀是.cginc,可以使用用#include包含进来。

这样就可以使用Unity为我们提供的一些非常有用的变量和帮助函数。

 

7.UnityCG.cginc

UnityCG.cginc预定义了很多结构体作为顶点着色器的输入和输出。

 

 

8.Unity提供的CG/HLSL语义

 

顶点到片元： 

SV_POSITION                         : 裁剪空间顶点坐标

COLOR0                                ：输出第一组颜色，非必需

COLOR1                                ：输出第二组颜色 ，非必需

TEXCOORD0~TEXTCOORD7    : 输出纹理坐标

 

片元着色器输出：

SV_Target                                :输出值 存储到渲染目标(render target)

 

 

9.调试Shader

    1.使用假彩色图像（false-color image)

将需要调试的变量映射到[0,1]之间，把它们作为颜色输出到屏幕上。

 

    2.Visual Studio

Graphics Debug

 

    3.帧调试器(Frame Debug)

Windows->Frame Debug

 

 

 

 

10.Shader代码优化

    1.float,half,fixed

float:    32位

half:     16位 ,   精度-60000~+60000

fixed:    11位 ，精度-2~+2

 

大多数桌面GPU会把所有计算按最高浮点精度进行计算，也就是float,half,fixed在这些平台实际是等价的。

在移动平台GPU上，会有不同的精度范围。

fixed精度实际上只在一些较旧平台有用，大多数现代GPU，内部把fixed和half当成同等精度对待。 

 

    2.慎用分支和循环语句

早期GPU不支持在着色器中使用控制语句。

现在虽然可以使用循环分支语句，但是它们和在CPU上有很大不同。

不鼓励在Shader 中使用控制语句，会降低GPU的并行处理操作，性能可能会成倍下降。

 

解决方法：

    2.1 尽量把计算向流水线上端移动

    2.2 分支语句中使用的条件变量最好是常数，在Shader运行过程中不会改变

    2.3 分支中包含的操作指令数尽可能少。

    2.4 分支嵌套层数尽量少。