Unity shader语法
前文：TA Shader基础
shader语法
ShaderLab+CG
Unity定义常用的基于顶点的数据盒子
以下盒子默认数据如下，可以自己灵活改变，装载任意数据类型（float,float2,float3,float4）：
POSITION：位置
NORMAL：法线
TANGENT：切线
TEXCOORD0：纹理坐标
TEXCOORD(n)：自己定义内容，Shader Model为2/3的时候最多有8个这样的盒子，如果是4/5，最多有16个盒子
COLOR0：颜色，此外还有COLOR1
以下是系统指定用途，最好不要改变：
SV_POSITION：顶点shader返回的顶点位置
SV_Target：片元着色器shader返回给渲染管线的颜色
顶点shader如何传递数据给着色器shader
顶点shader的有一个入口函数vert，其默认传递的参数是一个结构体appdata，在结构体中我们可以把数据盒子中的数据(基于模型的顶点数据)赋给其成员，默认的成员是传递顶点坐标的float4 vertex : POSITION和传递纹理坐标的float2 uv : TEXCOORD0;，具体什么成员变量存放什么数据完全由我们自己决定。然后我们就可以在vert函数中使用这个结构体进行计算了。
vert返回的数据默认也是一个名为v2f的结构体，这个结构体的成员变量定义了要传递给片元着色器shader的数据，存放的盒子可以自己来定，默认是vertex:ST_POSITION和uv:TEXCOORD0，其中ST_POSITION是顶点shader返回给系统的片元坐标数据，我们不要修改它，其他变量例如uv是传给着色shader的，可以自己定。在vert函数中我们需要通过appdata传进来的数据计算出v2f返回的数据。
顶点shader对传递给片元着色shader的数据v2f会经过三角形插值处理，经过插值后，每一个片元都拥有和顶点一样格式的v2f数据，然后片元着色shader会对片元进行逐个处理。
片元着色shader处理数据
片元着色shader接收顶点shader返回插值后的数据，对片元进行逐个处理。
处理时通过法线，光源位置，片元本色等信息，计算出片元应当显示的颜色。
处理完成之后，返回值是片元的颜色，通过ST_Target返回渲染管线。
CPU如何传递数据给GPU
在shader中，CPU通过在CGProgram中定义的变量把数据传递给GPU，例如：
sampler2D _MainTex;
float4 _MainTex_ST:
float3 _MyColor:
float _MyValue:
这些变量前面可以加上一个uniform，Unity中可以省略，这些数据在shader中只读不能修改，但是为了操作方便，我们可以把数据绑定到材质球的属性面板中进行修改，可以在属性列表properties中定义。
Properties
{
// 变量名字("显示名字"，类型) = 默认值
_MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
_MyPos("MyPos", Vector) = (1.0, 1.0, 1.0, 1.0)
_MyColor ("MyColor", Color) = (1.0, 1.0, 1.0, 1.0)
_MyValue ("MyValue", Range(0, 1.0)) = 0.5
}
下面是Properties中类型对应的变量：
Color,Vector --> float4,half4,fixed4
Range,Float --> float
2D --> Sampler2D
Cube --> SamplerCube
3D --> Sampler3D
渲染管线配置
一个shader脚本可以包含多个SubShader，但是只会运行一个，如果前面的不能运行，才会运行后面的。如果所有的SubShader不能运行的时候，可以在最后指定默认的shader:
Fallback "VertexLit"
每个SubShader会包含若干个Pass，每个Pass都是一个完整的渲染流水线，Pass的渲染管线状态可以进行如下设置（如果写到SubShader则所有SubShader的Pass都用）：
Cull Back|Front|off //设置提出模式：剔除背面/正面/关闭，默认是Back
Ztest Less|Greater|LEqual|GEqual|Equal|NotEqual|Alway //设置深度测试使用的规则
Zwrite On|Off //开启/关闭深度写入
Blend SrcFactor DstFactor //开启并设置混合模式
在pass中可以定义名字：
name "myShader"
这样就能直接使用这个名字进行调用了
标签Tag
Tag可以在SubShader或Pass中设置：
格式：Tag{“Key”=“Value” “Key2”=“Value2”}
Queue:渲染队列 Qpaque/Transparent，渲染队列的值可以在材质面板中设置，它的默认值就是基于Qpaque(2000),Tansparent(3000)的
RanderType:对着色器进行分类，不透明着色器/半透明着色器 Qpaque/Transparent
DisableBatching:指明是否对该物体使用批处理 “DisableBatching”=True
ForceNoShadowCasting:控制是否会投射阴影
IgnoreProjector:如果设置为True，物体不会受Projector影响，用于半透明
CanUsePriteAtlas：如果用于精灵，设置为False
PreviewType:材质在属性面板中如何显示，默认是球，可以设置为Plane，SkyBox
LightMode：定义该Pass在渲染流水线中的角色
Shader数据类型
浮点型
主要包括float（32）、half（16）、fixed三种精度
所有平台显卡都支持float，fixed部分显卡不支持，但是如果代码用到了就会自动用float进行替代，一般情况下我们使用float就可以了。
浮点数用于表示向量或颜色：
- 颜色可以由3到4个浮点数表示，float3–>rgb，float4–>rgba
- 向量可以分为三种（二维，三维，四维），对应于（x,y）,(x,y,z),(x,y,z,w)
初始化：
float3 color = float3(1,0,0)
float4 view = float4(1,1,1,1)
访问(降维和加维)：
color.r
color.g
color.b
color.rgb // 会输出三维的浮点数
view.x
view.y
view.z
view.w
view.xy
view.xyz
float value = float4(view.xyz,1.0)
结构体
struct temp_data{
int a;
float2 b;
uint c;
}
struct temp_data temp;
temp.a = 10
temp.b = float2(10.0,10.0)
纹理类型和采样函数
// 三种纹理类型
sampler2D a;
samplerCUBE b;
sampler3D c;
// 采样函数
float4 col = tex2D(a,i.uv);
float3 col2 = texCUBE(b,float3(1.0,0.0,0.0));
float3 col3 = tex3D(c,float3(1.0,0.0,0.0));
颜色
颜色有两种描述方式，两种可以相互转换
- 红，绿，蓝三个分量，简称RGB
- 色相，饱和度，亮度，简称HSV
Bool，条件判断，循环语句
bool isSelf = false
int mask = 0xff
int value = 0xffffffff
// 与或非：&& || !
// 位运算：左移<< 右移>> 按位或| 按位与& 按位取反~ 按位异或^
if(isSelf) // 条件和循环语句与C#一致
{
mask = mask | value;
}
else if(mask==value){
}
int i = 0;
while(i < 10){
i++;
}
for(int k = 0;k < 10;k++){
}
矩阵
矩阵是描述线性变换的数学工具，用一个矩阵乘以一个向量，我们就可以把这个向量映射到另一个向量。Unity中矩阵往往表示一个点在N维空间的变换。包括但不限于缩放，平移，旋转。在Unity中矩阵最多只有4x4。
// 矩阵的定义
float2x2 a = float2x2(1,0,0,1);
float3x3 b = float2x2(1,0,0,1,1,0,0,1,1);
float2x3 c = float2x3(1,0,0,1,1,0);
float4 v1 = float4(1,0,0,0);
float4x4 d = float4x4(v1,v1,v1,v1);
float value = d[3][3]
常用内置函数（Cg和GLSL）
radians(degrees) // 度转弧度
degrees(radians) // 弧度转度
sin
cos
tan
asin
acos
atan
pow
exp
log:e为底
exp2:2的几次方
log2:2为底
sqrt
inversesqrt:开根号的倒数
abs
sign
floor:向下取整
ceil：向上取整
fract:取小数部分
mod:传入x,y，返回x-y*floor(x/y)
min
max
clamp
mix:传入x,y,a，返回x*(1-a) + y*a
step:传入edge,x,x大于等于edge返回1，否则返回0
smoothstep:传入edge0,edge1,x，t=clamp((x-edge0)*(edge1-edge0),0,1),返回t*t*(3-2*t)
matrixCompMult(mat x,mat y):两个矩阵对应的元素相乘，并非常识上的矩阵乘法
// 向量相关
lessThan
lessThanEqual
greaterThan
greaterThanEqual
equal
any
all
not
// 材质查找
texture2D
texture2DProj
texture2DLod
texture2DProjLod
textureCube
textureCubeLod
// 几何函数
distance
faceforward
length
normalize
reflect
refract