[Unity Shader] 常用的数值类型和语义

　　书看到第八章，跟随写了一些例子，但有些数值类型的使用还是需要特别注意，经常需要查阅，在这里做一下总结。

1 ShaderLab属性类型和Cg变量类型的匹配关系

Color、Vector：float4，half4，fixed4

Range、Float：float, half, fixed

2D：sampler2D

3D：sampler3D

Cube：samplerCube

Int：int（32位整型数据）

注意：这些属性类型是在定义属性时使用，例如：

 Shader "Unlit/Test Shader"
 {
     Properties
     {
         _Color ("Color Tint", Color) = (, , , )
         _MainTex ("Main Tex", 2D) = "white" {}
         _BumpMap ("Normal Map", 2D) = "bump" {}
         _BumpScale ("Bump Scale", Float) = 1.0
         _SpecularMask ("Specular Mask", 2D) = "white" {}
         _SpecularScale ("Specular Scale", Float) = 1.0
         _Specular ("Specular", Color) = (, , , )
         _Gloss ("Gloss", Range (8.0, 256.0)) = 20.0
     }
     SubShader{
         Pass{
             ......
         }
 }

2 Cg/HLSL常用的3种精度的数值类型

float: 32位存储，用在坐标、未归一化的矢量、uv、一些调整参数

half：16位存储，范围 -60000~60000

fixed：11位存储，范围-2.0~2.0，用于存储颜色、归一化后的矢量、在这个范围内的参数等

注意：uv不能用fixed存储，因为可能通过贴图的Tiling和Offset让其范围超过[0, 1]

             fixed4 _Color;
             sampler2D _MainTex;
             float4 _MainTex_ST;
             sampler2D _BumpMap;
             float _BumpScale;
             sampler2D _SpecularMask;
             float _SpecularScale;
             fixed4 _Specular;
             float _Gloss;

             struct a2v
             {
                 float4 vertex : POSITION;
                 float3 normal : NORMAL;
                 float4 tangent : TANGENT;
                 float4 texcoord : TEXCOORD0;
             };

             struct v2f
             {
                 float4 pos : SV_POSITION;
                 float2 uv : TEXCOORD0;
                 float3 lightDir : TEXCOORD1;
                 float3 viewDir : TEXCOORD2;
             };

             v2f vert (a2v v)
             {
                 v2f o;
                 ......
                 return o;
             }

             fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
             {
                 ......
                 return fixed4(ambient + diffuse + specular, 1.0);
             }

3 Unity Shader常用语义（寄存器）

就是上面这段代码中的标红部分。它代表了前面那个变量从哪里获得数据或者存储到哪里。

3.1 从应用阶段传递模型数据给顶点着色器时：

POSITION：模型空间中的顶点位置，通常是float4类型

NORMAL：顶点法线，通常是float3类型

TANGENT：顶点切线，通常是float4类型，第四个分量用于存储特殊数值

TEXCOORDn：顶点纹理坐标，通常是float2或float4类型。在Unity Model2和3中，n=8（Unity默认），在4和5中n=16.

COLOR：顶点颜色，通常是fixed4或float4类型

3.2 从顶点着色器传递给片元着色器时：

SV_POSITION：裁剪空间中的顶点坐标，结构体中必须包含一个用该语义的变量

COLOR0：输出第一组顶点颜色，不必需

COLOR1：输出第二组顶点颜色，不必需

TEXCOORD0~7：输出纹理坐标，不必需

3.3 片元着色器输出：

SV_Target： 输出值将会存储到渲染目标(render target)中

注意：一个语义可以使用的寄存器最多只能处理4个浮点值(float)，因此对于4x4矩阵，需要拆分成4个float4类型的变量来存储矩阵数据

4 Unity Shader常用函数

　　

float3 WorldSpaceViewDir(float4 v) //输入一个模型空间中的顶点位置，返回世界空间中从该点到摄像机的观察方向

float3 ObjSpaceViewDir(float4 v) //输入一个模型空间中的顶点位置，返回模型空间中从该点到摄像机的观察方向

float3 WorldSpaceLightDir(float4 v) //仅用于前向渲染中（ForwardBase）,输入一个模型空间中的顶点位置，返回世界空间中从该点到光源的光照方向，没有被归一化

float3 UnityWorldSpaceLightDir(float4 v) //仅可用于前向渲染中，输入一个世界空间的顶点位置，返回世界空间从该点到光源的光照方向，没有被归一化

float3 ObjSpaceLightDir(float4 v) //仅用于前向渲染中（ForwardBase）,输入一个模型空间中的顶点位置，返回模型空间中从该点到光源的光照方向，没有被归一化

float3 UnityObjectToWorldNormal(float3 norm) //把法线从模型空间转换到世界空间中

float3 UnityObjectToWorldDir(in float3 dir) //把方向矢量从模型空间转换到世界空间中

float3 UnityWorldToObjectDir(float3 dir) //把方向矢量从世界空间转换到模型空间中

float3 Shade4PointLights(...) //仅可用于前向渲染中，计算四个点光源的光照，它的参数是已经打包进矢量的光照数据。前向渲染通常会使用这个函数来计算逐顶点光照
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作者：honey199396
来源：CSDN
原文：https://blog.csdn.net/honey199396/article/details/54574254
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5 Unity Shader 变量

UNITY_MATRIX_MVP    //当前的模型*观察*投影矩阵，用于将顶点/方向矢量从模型空间转换到裁剪空间

UNITY_MATRIX_MV //当前的模型*观察矩阵，用于将顶点/方向矢量从模型空间转换到观察空间

UNITY_MATRIX_V  //当前的观察矩阵，用于将顶点/方向矢量从世界空间转换到观察空间

UNITY_MATRIX_P  //当前的投影矩阵，用于将顶点/方向矢量从观察空间转换到裁剪空间

UNITY_MATRIX_VP //当前的观察*投影矩阵，用于将顶点/方向矢量从世界空间转换到裁剪空间

UNITY_MATRIX_T_MV   //UNITY_MATRIX_MV的转置矩阵

UNITY_MATRIX_IT_MV  //UNITY_MATRIX_MV的逆转置矩阵，用于将发现从模型空间转换到观察空间，也可以用于得到UNITY_MATRIX_MV的逆矩阵

unity_ObjectToWorld(_Object2World)  //当前的模型矩阵，用于将顶点/方向矢量从模型空间变换到世界空间

unity_WorldToObject(_World2Object)  //用于将顶点/方向矢量从世界空间转换到模型空间
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作者：honey199396
来源：CSDN
原文：https://blog.csdn.net/honey199396/article/details/54574254
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6 Unity Shader 摄像机和屏幕参数

//该摄像机在世界空间中的位置
float3  _WorldSpaceCameraPos 

//x=1.0(或-1.0，如果正在使用一个翻转的投影矩阵进行渲染)，y=Near,z=Far,w=1.0+1.0/Far,其中Near和Far分别是近裁剪平面和远裁剪平面到摄像机的距离
float4  _ProjectionParams    

//x=width,y=height,z=1.0+1.0/width,w=1.0+1.0/height,其中width和height分别是该摄像机的渲染目标（render target）的像素宽度和高度
float4  _ScreenParams   

 //x=1-Far/Near,y=Far/Near,z=x/Far,w=y/Far,该变量用于线性化Z缓存中的深度值
float4  _ZBufferParams 

//x=width,y=height,z没有定义,w=1.0(该摄像机是正交摄像机)或w=0.0（该摄像机是透视摄像机），其中width和height是正交投影摄像机的宽度和高度
float4  unity_OrthoParams   

//该摄像机的投影矩阵
float4x4  unity_CameraProjection    

//该摄像机的投影矩阵的逆矩阵
float4x4  unity_CameraInvProjection 

//该摄像机的6个裁剪平面在世界空间下的等式，按左、右、下、上、近、远裁剪平面
float4  unity_CameraWorldClipPlanes[]
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作者：honey199396
来源：CSDN
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