Shader学习七，UnityCG.cginc

常用的着色器文件：E:\Other\install\Unity_2018.3.13f1\Unity\Editor\Data\CGIncludes
我的安装路径是这个没有CGIncludes这个文件夹的可能就要去官网下载对应版本的着色器了
在这里插入图片描述
常用的文件如下：
UnityCG.cginc:包含了最常用的帮助函数，宏和结构体等
UnityShaderVariables.cginc：在编译UnityShader时，会被自动包含进来。包含了许多内置的全局变量，如UNITY_MATRIX_MVP等
Lighting.cginc：包含各种内置的光照模型，如果编写的是SurfaceShader的话会自动包含进来
HLSLSupport.cginc：在编译UnityShader时，会自动包含进来。声明了很多用于跨平台编译的宏和定义

UnityCG.cginc中一些常用的结构体

appdata_base：可用于顶点着色器的输入，包含顶点位置，顶点法线，第一组纹理坐标
appdata_tan:可用于顶点着色器输入，包含顶点位置，顶点切线，顶点法线，第一组纹理坐标
appdata_full：可用于顶点着色器的输入，包含顶点位置，顶点切线，顶点法线，四组（或更多）纹理坐标
appdata_img：可用于顶点着色器的输入，包含顶点位置，第一组纹理坐标
v2f_img：可用于顶点着色器的输出，包含裁剪空间中的位置，纹理坐标

struct appdata_base {
    float4 vertex : POSITION;
    float3 normal : NORMAL;
    float4 texcoord : TEXCOORD0;
    UNITY_VERTEX_INPUT_INSTANCE_ID
};

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

struct appdata_full {
    float4 vertex : POSITION;
    float4 tangent : TANGENT;
    float3 normal : NORMAL;
    float4 texcoord : TEXCOORD0;
    float4 texcoord1 : TEXCOORD1;
    float4 texcoord2 : TEXCOORD2;
    float4 texcoord3 : TEXCOORD3;
    fixed4 color : COLOR;
    UNITY_VERTEX_INPUT_INSTANCE_ID
};

struct appdata_img
{
    float4 vertex : POSITION;
    half2 texcoord : TEXCOORD0;
    UNITY_VERTEX_INPUT_INSTANCE_ID
};

struct v2f_img
{
    float4 pos : SV_POSITION;
    half2 uv : TEXCOORD0;
    UNITY_VERTEX_INPUT_INSTANCE_ID
    UNITY_VERTEX_OUTPUT_STEREO
};

UnityCG.cginc中一些常用的帮助函数

// Computes world space view direction, from object space position
inline float3 UnityWorldSpaceViewDir( in float3 worldPos )
{
    return _WorldSpaceCameraPos.xyz - worldPos;
}

// Computes world space view direction, from object space position
// *Legacy* Please use UnityWorldSpaceViewDir instead
//调用上面一个函数，输入一个模型空间中的顶点位置，返回世界空间中该点到摄像机的观察方向
inline float3 WorldSpaceViewDir( in float4 localPos )
{
    float3 worldPos = mul(unity_ObjectToWorld, localPos).xyz;
    return UnityWorldSpaceViewDir(worldPos);
}

// 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
inline float3 ObjSpaceViewDir( in float4 v )
{
    float3 objSpaceCameraPos = mul(unity_WorldToObject, float4(_WorldSpaceCameraPos.xyz, 1)).xyz;
    return objSpaceCameraPos - v.xyz;
}

// Computes world space light direction, from world space position
inline float3 UnityWorldSpaceLightDir( in float3 worldPos )
{
    #ifndef USING_LIGHT_MULTI_COMPILE
        return _WorldSpaceLightPos0.xyz - worldPos * _WorldSpaceLightPos0.w;
    #else
        #ifndef USING_DIRECTIONAL_LIGHT
        return _WorldSpaceLightPos0.xyz - worldPos;
        #else
        return _WorldSpaceLightPos0.xyz;
        #endif
    #endif
}
// Computes world space light direction, from object space position
// *Legacy* Please use UnityWorldSpaceLightDir instead
//仅可用于前向渲染中。输入一个模型空间中的顶点位置，返回世界空间中从该点到光源的光照方向。没有被归一化
inline float3 WorldSpaceLightDir( in float4 localPos )
{
    float3 worldPos = mul(unity_ObjectToWorld, localPos).xyz;
    return UnityWorldSpaceLightDir(worldPos);
}

// Computes object space light direction
//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
inline float3 ObjSpaceLightDir( in float4 v )
{
    float3 objSpaceLightPos = mul(unity_WorldToObject, _WorldSpaceLightPos0).xyz;
    #ifndef USING_LIGHT_MULTI_COMPILE
        return objSpaceLightPos.xyz - v.xyz * _WorldSpaceLightPos0.w;
    #else
        #ifndef USING_DIRECTIONAL_LIGHT
        return objSpaceLightPos.xyz - v.xyz;
        #else
        return objSpaceLightPos.xyz;
        #endif
    #endif
}

// Transforms normal from object to world space
//把法线方向从模型空间转换到世界空间中
inline float3 UnityObjectToWorldNormal( in float3 norm )
{
#ifdef UNITY_ASSUME_UNIFORM_SCALING
    return UnityObjectToWorldDir(norm);
#else
    // mul(IT_M, norm) => mul(norm, I_M) => {dot(norm, I_M.col0), dot(norm, I_M.col1), dot(norm, I_M.col2)}
    return normalize(mul(norm, (float3x3)unity_WorldToObject));
#endif
}

// Transforms direction from object to world space
//把方向矢量从模型空间变换到世界空间中
inline float3 UnityObjectToWorldDir( in float3 dir )
{
    return normalize(mul((float3x3)unity_ObjectToWorld, dir));
}

// Transforms direction from world to object space
// 把方向矢量从世界空间变换到模型空间
inline float3 UnityWorldToObjectDir( in float3 dir )
{
    return normalize(mul((float3x3)unity_WorldToObject, dir));
}

从应用阶段传递模型数据给顶点着色器时Unity常用语义

语义	描述
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
TEXCOORDn，如TEXCOORD0，TEXCOORD1	该顶点的纹理坐标，TEXCOORD0表示第一组纹理坐标，以此类推。通常是float2或者float4类型
COLOR	顶点颜色，通常是fixed4或float4类型

从顶点着色器传递数据给片元着色器时Unity常用语义

语义	描述
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修饰的变量
COLORn，如：COLOR0，COLOR1等	通常用于输出第一组顶点颜色，但不是必须的
TEXCOORD0~TEXCOORD7	通常用于输出纹理坐标，但不是必需的

书上说：
SV_POSITION是DirectX10中引入的系统数值语义，在绝大多数平台上，它和POSITION语义是等价的，但在某些平台（例如索尼PS4）上必须使用SV_POSITION来修饰顶点着色器的输出，否则无法让Shader正常工作，所以为了让Shader有更好的跨平台性，最好使用SV开头的语义进行修饰。