Unity Shader 参考文档 - 第一部分
Unity Shader 参考文档 - 第一部分
Semantics（语义）
应用程序到顶点着色器的数据（appdata）
| 语义 | 描述 |
|---|---|
float4 vertex : POSITION; | 顶点的本地坐标 |
uint vid : SV_VertexID; | 顶点的索引ID |
float3 normal : NORMAL; | 顶点的法线信息 |
float4 tangent : TANGENT; | 顶点的切线信息 |
float4 texcoord : TEXCOORD0; | 顶点的UV1信息 |
float4 texcoord1 : TEXCOORD1; | 顶点的UV2信息 |
float4 texcoord2 : TEXCOORD2; | 顶点的UV3信息 |
float4 texcoord3 : TEXCOORD3; | 顶点的UV4信息 |
fixed4 color : COLOR; | 顶点的顶点色信息 |
顶点着色器到片断着色器的数据 (v2f)
| 语义 | 描述 |
|---|---|
float4 pos:SV_POSITION; | 顶点的齐次裁剪空间下的坐标，默认情况下用POSITION也可以(PS4下不支持)，但是为了支持所有平台，所以最好使用SV_POSITION |
TEXCOORD0~N | 例如TEXCOORD0、TEXCOORD1、TEXCOORD2…等等 |
COLOR0~N | 例如COLOR0、COLOR1、COLOR2…等等，主要用于低精度数据，由于平台适配问题，不建议在v2f中使用COLORn |
float face:VFACE | 如果渲染表面朝向摄像机，则Face节点输出正值1，如果远离摄像机，则输出负值-1 |
UNITY_VPOS_TYPE screenPos : VPOS | 当前片断在屏幕上的位置(单位是像素,可除以_ScreenParams.xy来做归一化)，此功能仅支持#pragma target 3.0及以上编译指令 |
uint vid : SV_VertexID | 顶点着色器可以接收具有”顶点编号”作为无符号整数的变量，当需要从纹理或ComputeBuffers中获取额外的顶点数据时比较有用，此语义仅支持#pragma target 3.5及以上 |
注意事项：
- OpenGL ES2.0支持最多8个
- OpenGL ES3.0支持最多16个
片断着色器输出的数据（fragOutput）
| 语义 | 描述 |
|---|---|
fixed4 color : SV_Target; | 默认RenderTarget，也是默认输出的屏幕上的颜色，同时支持SV_Target1、SV_Target2…等等 |
fixed depth : SV_Depth; | 通过在片断着色器中输出SV_DEPTH语义可以更改像素的深度值，注意此功能相对会消耗性能，在没有特别需求的情况下尽量不要用 |
Properties（属性）
基础属性类型
| 属性 | 描述 |
|---|---|
_Int("Int", Int) = 1 | 类型：整型 Cg/HLSL：int 取决于在Cg/HLSL中是用float还是int来声明的，如果定义为float则实际使用的就是浮点数，定义为int会被识别为int类型（去小数点直接取整） |
_Float ("Float", Float ) = 0 | 类型：浮点数值 Cg/HLSL：可根据需要定义不同的浮点精度 • float：32位精度，常用于世界坐标位置以及UV坐标 • half：16位精度，范围[-6W,6W]，常用于本地坐标位置,方向等 • fixed：11位精度，范围[-2,2]，1/265的小数精度，常用于纹理与颜色等低精度的情况 |
_Slider ("Slider", Range(0, 1)) = 0 | 类型：数值滑动条 本身还是Float类型，只是通过Range(min,max)来控制滑动条的最小值与最大值 |
_Color("Color", Color) = (1,1,1,1) | 类型：颜色属性 Cg/HLSL：float4/half4/fixed4 |
_Vector ("Vector", Vector) = (0,0,0,0) | 类型：四维向量 在Properties中无法定义二维或者三维向量，只能定义四维向量 |
纹理属性
| 属性 | 描述 |
|---|---|
_MainTex ("Texture", 2D) = "white" {} | 类型：2D纹理 Cg/HLSL：sampler2D/sampler2D_half/sampler2D_float 默认值有white、black、gray、bump以及空，空就是white |
_MainTexArray ("TextureArray", 2DArray) = "white" {} | 类型：2D纹理数组 TEXTURE2D_ARRAY(_MainTexArray); SAMPLER(sampler_MainTexArray); SAMPLE_TEXTURE2D_ARRAY(_MainTexArry, sampler_MainTexArry, i.uv,_Index); 默认值有white、black、gray、bump以及空，空就是white 仅支持DX10、OpenGL3.0、Metal及以上版本 |
_MainTex3D ("Texture", 3D) = "white" {} | 类型：3D纹理 Cg/HLSL：sampler3D/sampler3D_half/sampler3D_float |
_MainCube ("Texture", Cube) = "white" {} | 类型：立方体纹理 Cg/HLSL：samplerCUBE/samplerCUBE_half/samplerCUBE_float |
_MainTex ("Texture", Any) = "white" {} | 类型：通用纹理 支持2D、3D、Cube |
Attributes（属性修饰符）
| 修饰符 | 描述 |
|---|---|
[Header(xxx)] | 用于在材质面板中当前属性的上方显示标题xxx，注意只支持英文、数字、空格以及下划线 |
[HideInInspector] | 在材质面板中隐藏此条属性，在不希望暴露某条属性时可以快速将其隐藏 |
[Space(n)] | 使材质面板属性之前有间隔，n为间隔的数值大小 |
[HDR] | 标记为属性为高动态范围 |
[PowerSlider(3)] | 滑条曲率，必须加在range属性前面，用于控制滑动的数值比例 |
[IntRange] | 必须使用在Range属性之上，以使在材质面板中滑动时只能生成整数 |
[Toggle] | 开关，加在数值类型前，可使材质面板中的数值变成开关，0是关，1是开 |
[ToggleOff] | 与Toggle相当，0是开，1是关 |
[Enum(Off, 0, On, 1)] | 数值枚举，可直接在cg中使用此关键字来替代数字，最多可定义7个，超出后无法以下拉列表框的形式展现 |
[KeywordEnum (Enum0, Enum1, Enum2, Enum3, Enum4, Enum5, Enum6, Enum7, Enum8)] | 关键字枚举，需要#pragma multi_compile _XXX_ENUM0 _XXX_ENUM1 …来依次声明变体关键字，XXX为这条属性中声明的变量名，在cg/hlsl中可以通过#if #elif #endif分别做判断 |
[Enum (UnityEngine.Rendering.CullMode)] | 内置枚举，可在Enum()内直接调用Unity内部的枚举 |
[NoScaleOffset] | 只能加在纹理属性前，使其隐藏材质面板中的Tiling和Offset |
[Normal] | 只能加在纹理属性前，标记此纹理是用来接收法线贴图的，当用户指定了非法线的纹理时会在材质面板上进行警告提示 |
[Gamma] | Float和Vector属性默认情况下不会进行颜色空间转换，可以通过添加[Gamma]来指明此属性为sRGB值 |
[PerRendererData] | 标记当前属性将以材质属性块的形式来自于每个渲染器数据 |
[MainTexture] | 标记当前纹理为主纹理，便于C#通过Material.mainTexture调用 |
[MainColor] | 标记当前颜色为主颜色，便于C#通过Material.color调用 |
Math（数学运算）
基础数学函数
| 函数 | 描述 |
|---|---|
abs(x) | 取绝对值，即正值返回正值，负值返回的还是正值，x值也可以为向量 |
acos(x) | 反余弦函数，输入参数范围为[-1, 1]，返回[0, π] 区间的弧度值 |
asin(x) | 返回x的反正弦值，范围为(-π/2,π/2) |
atan(x) | 返回x的反正切值，范围为(-π/2,π/2)，表示弧度 |
atan2(y,x) | 返回y/x的反正切值 |
ceil(x) | 对x进行向上取整，即x=0.1返回1，x=1.5返回2，x=-0.3返回0 |
clamp(x,a,b) | 如果x值小于a，则返回a；如果x值大于b，返回b；否则返回x |
cos(x) | 返回弧度x的余弦值，范围在[-1,1]之间 |
cosh(x) | 双曲余弦函数 |
degrees(x) | 将x从弧度转换成角度 |
exp(x) | 计算e的x次方，e = 2.71828182845904523536 |
exp2(x) | 计算2的x次方 |
floor(x) | 对x值进行向下取整(去尾求整) |
fmod(x,y) | 返回x/y的余数。如果y为0，结果不可预料，注意！如果x为负值，返回的结果也是负值！ |
frac(x) | 返回x的小数部分 |
log(x) | 返回x的自然对数 |
log2(x) | 返回以2为底的自然对数 |
log10(x) | 返回以10为底的自然对数 |
max(a,b) | 比较两个标量或等长向量元素，返回最大值 |
min(a,b) | 比较两个标量或等长向量元素，返回最小值 |
pow(x,y) | 返回x的y次方 |
round(x) | 返回x四舍五入的值 |
saturate(x) | 如果x<0返回0，如果x>1返回1，否则返回x |
sin(x) | 返回弧度x的正弦值，范围在[-1,1]之间 |
sinh(x) | 双曲正弦函数 |
sqrt(x) | 返回x的平方根 |
tan(x) | 返回x的正切值 |
向量运算
| 函数 | 描述 | ||
|---|---|---|---|
all(a) | 当a或a的所有分量都为true或者非0时返回1(true)，否则返回0(false) | ||
any(a) | 如果a=0或者a中的所有分量为0，则返回0(false)；否则返回1(true) | ||
cross(a,b) | 返回两个三维向量a与b的叉积 | ||
dot(a,b) | 点乘，a和b可以为标量也可以为向量，其计算结果是两个向量夹角的余弦值，相当于|a| * | b | * cos(θ)或者a.xb.x+a.yb.y+a.z*b.z |
distance(a,b) | 返回a,b间的距离 | ||
length(v) | 返回一个向量的模，即 sqrt(dot(v,v)) | ||
normalize(v) | 返回一个向量的归一化版本(方向一样，但是模为1) | ||
reflect(I, N) | 根据入射光方向向量I，和顶点法向量N，计算反射光方向向量 | ||
refract(I,N,eta) | 计算折射向量，I为入射光线，N为法向量，eta为折射系数 |
插值和步进函数
| 函数 | 描述 |
|---|---|
lerp(A,B,alpha) | 线性插值。如果alpha=0，则返回A；如果alpha=1，则返回B；否则返回A与B的混合值 |
smoothstep(min,max,x) | 平滑插值，如果x比min小，返回0；如果x比max大，返回1；如果x处于范围[min，max]中，则返回0和1之间的值 |
step(a,b) | 如果a<=b返回1，否则返回0 |
导数函数
| 函数 | 描述 |
|---|---|
ddx(v) | 当前像素右边的v值-当前像素的v值(水平方向的差值) |
ddy(v) | 当前像素下边的v值-当前像素的v值(垂直方向的差值) |
fwidth(v) | 当前像素与它右边及下边像素的差值，abs(ddx(v)) + abs(ddy(v)) |
纹理采样
内置渲染管线
| 函数 | 描述 |
|---|---|
tex1D(samper1D tex,float s) | 一维纹理采样 |
tex2D(samper2D tex,float2 s) | 二维纹理采样 |
tex2Dlod(samper2D tex,float4 s) | 二维纹理采样，s.w表示采样的是mipmap的几级，仅在ES3.0以上支持 |
tex2DProj(samper2D tex,float4 s) | 二维投影纹理采样，uv使用s.xy/s.w |
texCUBE(samperCUBE tex,float3 s) | 立方体纹理采样 |
tex3D(samper3D tex,float3 s) | 3D纹理采样，uv使用xyz |
URP渲染管线
| 函数 | 描述 |
|---|---|
TEXTURE2D(textureName); | 二维纹理的定义(纹理与采样器分离定义) |
TEXTURECUBE(textureName); | 立方体纹理的定义(纹理与采样器分离定义) |
SAMPLER(samplerName); | 采样器的定义(纹理与采样器分离定义) |
SAMPLE_TEXTURE2D(textureName, samplerName, coord); | 进行二维纹理采样操作 |
SAMPLE_TEXTURE2D_LOD(textureName, samplerName, coord,lod); | 进行二维纹理采样操作 |
SAMPLE_TEXTURE2D_BIAS(textureName, samplerName, coord,bias); | 对mipmap进行偏移后再采样纹理 |
SAMPLE_TEXTURECUBE(textureName, samplerName, coord); | 进行立方体纹理采样操作 |
SAMPLE_TEXTURECUBE_LOD(textureName, samplerName, coord,lod); | 进行立方体纹理采样操作 |
SAMPLE_TEXTURE3D(textureName, samplerName, coord); | 进行3D纹理采样操作 |
纹理数组采样（URP）
| 函数 | 描述 |
|---|---|
TEXTURE2D_ARRAY(textureName); | 纹理数组的定义 |
SAMPLER(sampler_samplerName); | 纹理数组的采样器定义 |
SAMPLE_TEXTURE2D_ARRAY(textureName, samplerName, coord2, index); | 纹理数组采样 |
常用指令
| 指令 | 描述 |
|---|---|
mov dest, src1 | dest = src1 |
add dest, src1, src2 | dest = src1 + src2 |
mul dest, src1, src2 | dest = src1 * src2 |
div dest, src1, src2 | dest = src1 / src2 |
mad dest, src1, src2, src3 | dest = src1 * src2 + src3 |
dp2 dest, src1, src2 | (src1.x * src2.x) + (src1.y * src2.y) |
dp3 dest, src1, src2 | (src1.x * src2.x) + (src1.y * src2.y) + (src1.z * src2.z) |
dp4 dest, src1, src2 | (src1.x * src2.x) + (src1.y * src2.y) + (src1.z * src2.z) + (src1.w * src2.w) |
rsq dest, src1 | rsqrt(src1) 对src1进行平方根的倒数 |
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