Vertex and Fragment Shader

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Vertex and Fragment Shader

jamesjxiao 2015-08-06 15:00:00 浏览638
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Semantics语义词:
  定义:GPU工作时,数据通常暂存在寄存器,那么在Cg中,语义词就指定了输入/输出数据和图形硬件寄存器之间的映射关系。
  原理:根据输入语义,图形处理器从某个寄存器取数据;然后再将处理好的数据,根据输出语义,放到指定的寄存器。
      VS中绑定语义的输出数据会传递到PS中绑定相同语义的输入参数。
      语义只对VS和PS入口函数的输入/输出参数有意义,是VS/PS输入输出和寄存器之间的桥梁。
  VS输入语义词:POSITION BLENDWEIGHT NORMAL TANGENT BINORMAL PSIZE BLENDINDICES TEXCOORD0-TEXCOORD7
  VS输出语义:POSITION PSIZE FOG COLOR0-COLOR1 TEXCOORD0-TEXCOORD7
         VS的输出中必须包含POSITION语义变量,该值不能在PS中直接使用,它只被用于光栅化。
         VS的输出中的自定义数据可以使用TEXCOORD系列的语义词来表示。
  PS输入语义词:除POSITION外,VS的输出语义,也是VP的输入语义
  PS输出语义:通常只有一个输出COLOR,最终颜色值。

VS输入参数的定义:
  VS的输入参数可以是通用类型appdata_base,也可以是自定义结构体,并在其中指定需要的参数。
  [UnityGC.cginc]VS预定义输入参数:
    appdata_base:包含顶点的position、normal、one texture coordinate
    appdata_tan:包含顶点的position、tangent、normal、one texture coordinate
    appdata_full:包含顶点的position、tangent、normal、tow texture coordinate、color
  自定义输入结构示例:

  struct vertexInput 
  {
      float4 vertex : POSITION;
      float4 texcoord0 : TEXCOORD0;
      fixed4 color : COLOR;
  };

  Unity中,顶点只能包含以下这些数据,所以自定义输入结构中的成员也必须在此范围内(具体类型可以不一样,比如fixed4 color):
  float4 vertex/float3 normal/float4 texcoord/float4 texcoord1/float4 tangent/float4 color
  注意:其中没有副法向量binoraml,它可以通过noraml和tangent计算得出来,公式如下所示:

    // binormal的计算公式
    float3 binormal = cross( v.normal, v.tangent.xyz ) * v.tangent.w;

Cg访问属性定义:
  Cg访问Properties块中定义的变量的方式:声明同名并匹配类型的变量。
    Color/Vector --> float4/half4/fixed4
    Range/Float --> float/half/fixed
    2D --> sampler2D
    3D --> sampler3D
    Cube --> samplerCUBE
  可以看下面的例子:
  属性:

  _MyColor ("Some Color", Color) = (1,1,1,1) 
  _MyVector ("Some Vector", Vector) = (0,0,0,0) 
  _MyFloat ("My float", Float) = 0.5 
  _MyTexture ("Texture", 2D) = "white" {} 
  _MyCubemap ("Cubemap", CUBE) = "" {} 

  Cg变量:

  fixed4 _MyColor; // low precision type is enough for colors
  float4 _MyVector;
  float _MyFloat; 
  sampler2D _MyTexture;
  samplerCUBE _MyCubemap

  shader中的Cg片段会被Unity编辑器编译成low-level shader assembly,并被包含在生成的版本的data files里面。因为Cg片段需要被预编译,所以不能在运行时动态创建Cg shader。
  #pragma glsl_no_auto_normalization 当给移动平台编译GLSL时,不自动normalize法向量和切线向量。在IOS/Android平台,noramls和tangents会在vertex shader中自动noramize。
  #pragma exclude_renderers d3d11 xbox360 在DX11和Xbox360平台上不渲染

常用预定义和Cg函数:
  [Cg]采样2dtexture: tex2D(_MainTex, i.texcoord0);
  [Cg]frac函数:取小数部分
  [Cg]any函数:输入参数只要有其中一个不为0,则返回true
  [Cg]saturate函数:如果小于0则返回0,如果大于1则返回1,否则返回原值
  [Cg]语义词VPOS表示像素的屏幕坐标,至少需要支持target 3.0。
  [UnityCG.cginc]_ScreenParam表示屏幕的宽和高。
  [UnityCG.cginc]ComputeScreenPos(MVP_pos)该函数返回像素的屏幕坐标,不需要target 3.0的支持。

一些代码片段:

  // 3D坐标转换到2D Window坐标
    return mul(UNITY_MATRIX_MVP, v.vertex); 
    
    // 计算像素的屏幕坐标 方法一
    vertOut vert(appdata_base v) 
    {
        vertOut o;
        o.pos = mul (UNITY_MATRIX_MVP, v.vertex);
        o.scrPos = ComputeScreenPos(o.pos);
        return o;
        // PS中转化[0-1]:float2 wcoord = (i.scrPos.xy/i.scrPos.w);
    }
    
    // 计算像素的屏幕坐标 方法二
    fixed4 frag(float4 sp:VPOS) : SV_Target 
    {
        float2 wcoord = sp.xy/_ScreenParams.xy;
        ...
    }
    
    // 判断uv是否在[0-1]返回内,可用来做uv检查
    if (any(saturate(i.uv) - i.uv))
        ...

 

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