【Unity Shader 中Pass相关介绍_第一篇】
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一. Pass中的CG编译指令
在Unity Shader 中，ShaderLab语言只是起到阻止代码结构作用，而真正实现渲染效果的部分是用CG语言编写的。
1.1.编译指令
CG程序片段通过指令嵌入在Pass中，夹在指令CGPROGRAM和ENDCG之间，通常结构如下：
Pass
{
// ...设置渲染状态...
CGPROGAM
//编译指令
#pragma vertex vert
# pragma fragment frag
//CG代码
ENDCG
}
在CG程序片段之前，通常需要先使用 #pragma声明编译指令，下面是总结出来的表格：
| 编译指令 | 作用 |
|---|---|
| # pragma vertex name | 定义顶点着色器的名称，通常会使用 vert |
| # pragma fragment name | 定义片段着色器的名称，通常会使用 frag |
| # pragma target name | 定义 Shader 要编译的目标级别，默认2.5 |
1.2. 着色器函数（本篇不扩展语义和结构体内容。）
下面是一个最简单的Shader代码片：
Shader "Custom/Simplest Shader"
{
SubShader
{
Pass
{
// ...设置渲染状态...
CGPROGAM
//编译指令
#pragma vertex vert //定义顶点着色器的名称
# pragma fragment frag //定义片段着色器的名称
//通常情况下，为了代码的可读性和易用性考虑，一般都会使用vert和frag来命名。
//CG代码
void vert (in float4 vertex : POSITION,
out float4 position : SV_POSITION)
{
position = UnityObjectToClipPos(vertex);
}
void frag (in float4 vertex : SV_POSITION,
out fixed4 color : SV_TARGET)
{
color = fixed4(1,0,0,1);
}
ENDCG
}
}
}
这是一个顶点-片段着色器（Simple Shader）。在这个Shader中只包含一Subshader中只包含一个Pass，最核心的CG程序嵌套在CGPROGAM和ENDCG之间。
在这个代码块主要是通过 顶点函数和片段函数来实现的。
1.2.A.无返回值函数
函数一般有无返回值和返回值，其中无返回值就是函数不会返回任何变量，而是通过out关键词将变量输出，上述Simple Shader中的顶点函数和片段函数使用的就是无返回值的函数，
无返回值函数的语法结构如下：
void name (in 参数 ， out 参数)
{
//函数体
}
关键词解释：
1）.void: 表示返回空值。
2）.name：定义函数的名称，后续可以通过这个名称调用函数。
3）.in：输入参数，语法：in + 数据类型 + 名称，一个函数可以有多个输入，关键词in可以省略。
4）.out ： 输出参数，语法为：out + 数据类型 + 名称，一个函数可以有多个输出。
v顶点函数）：来看下面这段：
void vert (in float4 vertex : POSITION, out float4 position : SV_POSITION)
{
position = UnityObjectToClipPos(vertex);
}
顶点着色器输入一个float4类型的数据，名称为vertex，经过Unity内置空间变换函数UnityObjectToClipPos把模型空间坐标转换到裁切空间坐标，然后输出为float4类型的position。
frag）：来看下面这段：
void frag (in float4 vertex : SV_POSITION, out fixed4 color : SV_TARGET)
{
color = fixed4(1,0,0,1);
}
顶点函数输出的顶点坐标输入到片段函数之后，最终输出float4类型的数据，名称为color。在函数内color变量被赋予值为(1,0,0,1)，红色。最终效果现实为红色。
1.2.B.有返回值的函数
有返回值的函数不在使用out关键词输出参数，而是会在最后通过return关键词返回一个变量，语法结构是这样的：
type name (in 参数)
{
//函数体
return 返回值；
}
| 数据类型 | 描述 |
|---|---|
| fixed，fixed2，fixed3，fixed4 | 低精度浮点值，使用11位精度进行存储，数值区间[-2，0，2，0]，用于存储颜色、标准化后的向量。 |
| half，half2，half3，half4 | 中精度浮点值，使用16 位精度进行存储，数值区间为[-60000,60000] |
| float，float2，float3，float4 | 高精度浮点值，使用 32 位精度进行存储，用于存储顶点坐标、未标准化的向量、纹理坐标等 |
| struct | 结构体，可以将多个变量整体进行打包 |
标准化向量：标准化向量指的是那些长度为1的向量，标准化向量也被称为归一化的向量或者单位向量。
下面是把Simplest Shader 中无返回值的函数改写为有返回值的函数，改写后的代码如下：
Shader "Custom/Simplest Shader"
{
SubShader
{
Pass
{
CGPROGAM
#pragma vertex vert //定义顶点着色器的名称
# pragma fragment frag //定义片段着色器的名称
//CG代码
float4 vert (in float4 vertex : POSITION) : SV_POSITION
{
//返回裁切空间顶点坐标
return UnituObjectToClipPos(vertex);
}
fixed4 frag (in float4 vertex : SV_POSITION) : SV_TARGET)
{
//返回颜色值
return fixed4(1,0,0,1);
}
ENDCG
}
}
}
改写完后的两个Shader最终现实的效果是一样的。
1.2.C.结束 (想的美！！)
不论有没有返回值，在输入和输出的参数后面都会有一个冒号 ： ，然后跟一个全是大写的关键词，这些关键词就是语义。这里解释一下，这些是CG/HLSL提供的语义，它们是用来传递数据信息的。SV的含义是系统数值（system-value），其中POSITION和SV_POSITION的区别在于应用的平台不一样，例如在索尼PS4上必须使用SV_POSITION来修饰顶点着色器的输出，否则无法正常运行。同时也欢迎读者来补充。
关于语义部分，我会放在下一篇。