Unity3D Shader学习之十三—内置函数和变量

Unity 中Shader函数

  • uint CreateShader(enum type)
    创建空的shader object,type: VERTEX_SHADER,
  • void ShaderSource(uint shader, sizeicount, const **string, const int *length)
    加载shader源码进shader object;可能多个字符串
  • void CompileShader(uint shader)
    编译shader object,shader object有状态 表示编译结果
  • void DeleteShader( uint shader )
    删除 shader object;
  • void ShaderBinary( sizei count, const uint *shaders, enum binaryformat,const void *binary, sizei length )
    加载预编译过的shader 二进制串;
  • uint CreateProgram( void )
    创建空的program object,programe object组织多个shader object,成为                   executable;
  • void AttachShader( uint program, uint shader )
    关联shader object和program object;
  • void DetachShader( uint program, uint shader )
    解除关联;
  • void LinkProgram( uint program )
    program object准备执行,其关联的shader object必须编译正确且符合限制条件;
  • void UseProgram( uint program )
    执行program object;
  • void ProgramParameteri( uint program, enum pname, int value )
    设置program object的参数;
  • void DeleteProgram( uint program )
    删除program object; 

    shader 常用变量:
  • qualifier:默认无修饰符,普通变量读写, 与外界无连接;
  • const:常量 const vec3 zAxis = vec3(0.0, 0.0, 1.0);
  •  attribute:申明传给vertex shader的变量;只读;不能为array或struct;
    attribute vec4 position;
  • uniform: 表明整个图元处理中值相同;只读;
    uniform vec4 lightPos;
  • varying:被差值;读写;
    varying vec3 normal;
  • in, out, inout; 
    shader变量的精度: 

    highp, mediump, lowp

    shader内置变量:
  • gl_Position: 用于vertex shader, 写顶点位置;被图元收集、裁剪等固定操作功能所使用;其内部声明是:
    highp vec4 gl_Position;
  • gl_PointSize: 用于vertex shader, 写光栅化后的点大小,像素个数;其内部声明是:mediump float gl_Position;
  • gl_FragColor: 用于Fragment shader,写fragment color;被后续的固定管线使用;
    mediump vec4 gl_FragColor;
  •  gl_FragData: 用于Fragment shader,是个数组,写gl_FragData[n] 为data n;被后续的固定管线使用;
    mediump vec4 gl_FragData[gl_MaxDrawBuffers];
    gl_FragColor和gl_FragData是互斥的,不会同时写入;
  •  gl_FragCoord: 用于Fragment shader,只读, Fragment相对于窗口的坐标位置 x,y,z,1/w; 这个是固定管线图元差值后产生的;z 是深度值;
    mediump vec4 gl_FragCoord;
  •  gl_FrontFacing: 用于判断 fragment是否属于 front-facing primitive;只读;
    bool gl_FrontFacing;  
  • gl_PointCoord: 仅用于 point primitive;
    mediump vec2 gl_PointCoord; 

    shader内置常量: 
  • const mediump int gl_MaxVertexAttribs = 8;
  •  const mediump int gl_MaxVertexUniformVectors = 128; 
  •  const mediump int gl_MaxVaryingVectors = 8; 
  •  const mediump int gl_MaxVertexTextureImageUnits = 0; 
  •  const mediump int gl_MaxCombinedTextureImageUnits = 8; 
  •  const mediump int gl_MaxTextureImageUnits = 8; 
  •  const mediump int gl_MaxFragmentUnitformVectors = 16; 
  •  const mediump int gl_MaxDrawBuffers = 1; 
    shader内置函数(一般默认都用弧度)
  •  radians(degree) : 角度变弧度;
  •  degrees(radian) : 弧度变角度;
  •  sin(angle), cos(angle), tan(angle)
  •  asin(x): arc sine, 返回弧度 [-PI/2, PI/2];
  •  acos(x): arc cosine,返回弧度 [0, PI];
  •  atan(y, x): arc tangent, 返回弧度 [-PI, PI];
  •  atan(y/x): arc tangent, 返回弧度 [-PI/2, PI/2];
  •  pow(x, y): x的y次方;
  •  exp(x): 指数
  • log(x):返回以e为底的对数。
  • exp2(x): 2的x次方
  • log2(x):返回以2为底的对数。
  • log10:返回以10为底的对数。
  •  sqrt(x): x的根号;
  • inversesqrt(x): x根号的倒数
  •  abs(x): 绝对值
  •  sign(x): 符号, 1, 0 或 -1  {sign(x)或者Sign(x)叫做符号函数,在数学和计算机运算中,其功能是取某个数的符号(正或负):  当x>0,sign(x)=1; 
       当x=0,sign(x)=0; 
       当x<0, sign(x)=-1;}  
  • floor(x): 底部取整
  •  ceil(x): 顶部取整
  •  fract(x): 取小数部分
  •  mod(x, y): 取模, x – y*floor(x/y)
  • fmode(x,y):返回x/y的余数,符号同x。如果y为0,结果不可预料。
  •  min(x, y): 取最小值
  •  max(x, y): 取最大值
  •  clamp(x, min, max):  min(max(x, min), max);
  •  mix(x, y, a): x, y的线性混叠, x(1-a) + y*a;
  •  step(edge, x):  Returns (x >= edge) ? 1 : 0
  •  smoothstep(edge0, edge1, x): threshod  smooth transition时使用。 edge0<=edge0时为0.0, x>=edge1时为1.0
  •  length(x): 向量长度
  •  distance(p0, p1): 两点距离, length(p0-p1);
  • dot(x, y): 点积,各分量分别相乘 后 相加
  •  cross(x, y): 差积,x[1]*y[2]-y[1]*x[2], x[2]*y[0] – y[2]*x[0], x[0]*y[1] – y[0]*x[1]
  •  normalize(x): 归一化, length(x)=1;
  •  faceforward(N, I, Nref): 如 dot(Nref, I)< 0则N, 否则 -N
  •  reflect(I, N): I的反射方向, I -2*dot(N, I)*N, N必须先归一化
  •  refract(I, N, eta): 折射,k=1.0-eta*eta*(1.0 – dot(N, I) * dot(N, I));
    如k<0.0 则0.0,否则 eta*I – (eta*dot(N, I)+sqrt(k))*N
  • matrixCompMult(matX, matY):矩阵相乘, 每个分量 自行相乘, 即 r[j] = x[j]*y[j]; 矩阵线性相乘,直接用 *
  •  lessThan(vecX, vecY): 向量 每个分量比较 x < y
  • lessThanEqual(vecX, vecY): 向量 每个分量比较 x<=y
  • greaterThan(vecX, vecY): 向量 每个分量比较 x>y
  • greaterThanEqual(vecX, vecY): 向量 每个分量比较 x>=y
  • equal(vecX, vecY): 向量 每个分量比较 x==y
  • notEqual(vecX, vexY): 向量 每个分量比较 x!=y
  • any(bvecX): 只要有一个分量是true, 则true
  • all(bvecX): 所有分量是true, 则true
  • not(bvecX): 所有分量取反
  • saturate(x) :Clamps x to the range [0, 1],如果x是矢量,则对每个分量截取
  • texture2D(sampler2D, coord): texture lookup
  • texture2D(sampler2D, coord, bias): LOD bias, mip-mapped texture
  • texture2DProj(sampler2D, coord):
  • texture2DProj(sampler2D, coord, bias):
  • texture2DLod(sampler2D, coord, lod):
  • texture2DProjLod(sampler2D, coord, lod):
  • textureCube(samplerCube, coord):
  • textureCube(samplerCube, coord, bias):
  • textureCubeLod(samplerCube, coord, lod):
Unity常用的包含文件:
  • UnityCG.cginc:包含最常用的帮助函数,宏和结构体;
  • UnityShaderVariables.cginc:包含内置的全局变量,自动包含;
  • Lighting.cginc:包含各种内置的光照模型,如果是表面着色器会自动包含;
  • HLSLSupport.cginc:声明用于跨平台编译的宏和定义,自动包含;
UnityCG.cginc 中常用的结构体
  • appdeat_base:顶点着色器的输入,包含顶点位置,顶点法线,第一组纹理坐标
  • appdata_tan:顶点着色器的输入,包含顶点位置,顶点切线,顶点法线,第一组纹理坐标;
  • appdata_full:顶点着色器的输入,包含顶点位置,顶点切线,顶点法线,四个纹理坐标;
  • appdata_img:顶点着色器的输入,包含顶点位置,第一组纹理坐标;
  • v2f_img:顶点着色器的输出,裁剪空间的位置,纹理坐标;
UnityCG.cginc常用的帮助函数
  •  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 UnityWorldSpaceViewDir(float4 v):输入一个世界空间中的顶点位置,返回世界空间中从从该点到摄像机的观察方向
  • float3 ObjSpaceLightDir(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位置;
  • 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。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 ObjSpaceLightDir(float4 v):仅可用于前向渲染中。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 normal):把法线方向从模型空间转换到世界空间中;
  • float3 UnityObjectToWorldDir(float3 dir):把方向矢量从模型空间变换到世界空间中;
  • float3 UnityWorldToObjectDir(float3 dir):把方向矢量从世界空间变换到模型空间中;

其他

  • TANGENT_SPACE_ROTATION:计算模型到切线的矩阵
  • UnpackNormal:获取切线坐标下的法线
  • UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT:环境光

_MainTex_TexelSize
{TextureName}_TexelSize – a float4 property contains texture size information:
x contains 1.0/width
y contains 1.0/height
z contains width
w contains height

部分转自:http://blog.sina.com.cn/s/blog_49b531af0102wcm7.html