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## 纯Shader
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- Uniform代表该变量在顶点与片元着色器中值都是相同的。
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- fixed:低精度数字，它们以精度来换取移动设备上的速度。在台式机上，fixed只是float的别名。
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## 内置库
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- UnityShaderVariables.cginc定义了渲染所需的一堆着色器变量，例如变换，相机和光照数据。这些都在需要时由Unity设置。
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- HLSLSupport.cginc进行了设置，因此无论代码针对的是哪个平台，都可以使用相同的代码进行编写。无需担心使用特定于平台的数据类型等。
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- UnityInstancing.cginc专门用于实例化支持，这是一种减少绘制调用的特定渲染技术。尽管它不直接包含文件，但依赖于UnityShaderVariables。
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## 关键字
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### PropertyType
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- Int
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- Float
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- Range
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- Color
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- Vector
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- 2D texture
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- Cube texture
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- 3D texture
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### SubShader
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针对不同性能的显卡适配不同的Shader。
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```
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SubShader{
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[Tags]
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[RenderSetup]
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Pass{
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}
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}
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```
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### Fallback关键字
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Fallback关键词用于处理匹配失败的情况，指定一个用于处理这个情况的Pass或者直接跳过。
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>FallBack Off
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### CGPROGRAM与ENDCG
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里面编写这里编写HLSL/CG，对于VertexShader与PixelShader则写在SubShader的Pass关键字的{}中。
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## 内置变量
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### 矩阵
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- UNITY_MATRIX_MVP
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- UNITY_MATRIX_MV
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- UNITY_MATRIX_P
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- UNITY_MATRIX_VP
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- UNITY_MATRIX_T_MV
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- UNITY_MATRIX_IT_MV
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- _Object2World
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- _World2Object
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- unity_WorldToObject
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### 摄像机
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- WorldSpaceCameraPos
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- ProjectionParams
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- ScreenParams
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- ZBufferParams
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- unity_OrthoParams
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- unity_CameraProjection
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- unity_CameraInvProjection
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- unity_CameraWorldClipPlanes[6]
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### 灯光
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- UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT
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- _WorldSpaceLightPos0
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## 定义VS与PS名称
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```c++
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#pragma vertex vert
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#pragma fragment frag
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```
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## UnityCG.cginc
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### 常用结构体
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- appdata_base float4 vertex : POSITION; float3 normal : NORMAL; float4 texcoord: TEXCOORD0;
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- appdata_tan float4 vertex : POSITION; float4 tangent : TANGENT; float3 normal : NORMAL; float4 texcoord : TEXCOORD0;
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- appdata_full float4 vertex : POSITION; float4 tangent : TANGENT; float3 normal : NORMAL; float4 texcoord : TEXCOORD0; float4 texcoord1 : TEXCOORD1; float4 texcoord2 : TEXCOORD2; float4 texcoord3 : TEXCOORD3; # if defined(SHADER_API_XBOX360) half4 texcoord4 : TEXCOORD4; half4 texcoord5 : TEXCOORD5; # endif fixed4 color : COLOR;
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- appdata_img float4 vertex : POSITION; half2 texcoord : TEXCOORD0;
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- v2f_img 裁剪空间中的位置、纹理坐标
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### 常用函数
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- float4 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
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- float4 UnityWorldSpaceViewDir(float4 v)输入一个世界空间中的顶点位置，返回世界空间中从该点到摄像机的观察方向
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- float4 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店到摄像机的观察方向
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- float4 WorldSpaceLightDir(flaot4 v)仅用于向前渲染。 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
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- float4 ObjectSpaceLightDir(float4 v)仅用于向前渲染中，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
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- float4 UnityWorldSpaceLightDir(float4 v)仅用于向前渲染中，输入一个世界空间中的顶点位置， 返回世界空间中从该点到光源的光照方向。没有被归一化
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- float3 UnityObjectToWorldNormal(float3 norm)把法线方向从模型空间中转换到世界空间中
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- float3 UnityObjectToWorldDir(float3 dir)把方向矢量从模型空间中变换到世界空间中
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- float3 Unity WorldToObjectDir(float3 dir)把方向矢量从世界空间变换到模型空间中
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## 浮点格式
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float：32位
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half：16位 -60000~+60000
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fixed：11位 -2.0~+2.0
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## 贴图
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`Sampler2D _MainTex`使用类似`float4 _MainTex_ST`作为缩放与位移。
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## 管线LightMode
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定义在Pass内的Tag{}中。
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- Always：总是渲染，但不计算任何光照。
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- ForwardBase：用于前向渲染，该Pass会计算环境光、平行光、逐顶点SH与LightMap。
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- ForwardAdd：用于前向渲染，该Pass会计算额外的逐像素光源，每个Pass对应一个光源。
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- Deferred：用于延迟渲染，该Pass会计算GBuffer。
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- ShadowCaster：把物体的深度信息渲染ShadowMap或是一张深度纹理中。
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- PrepassBase：用于遗留的延迟渲染，该Pass会渲染法线和高光反射的指数部分。
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- PrepassFinal：用于遗留的延迟渲染，该Pass通过合并纹理、光照和自发光来渲染得到最终的颜色。
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- Vertex、VertexLMRGBM、VertexLM：用于遗留的顶点光照渲染。
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## 不透明物体的渲染顺序
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1. 先渲染所有不透明物体，并开启深度测试与深度写入
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2. 把半透明物体按它距离摄像机的远近进行排序 ，然后按照从后往前的顺序渲染这些半透明物体，并开启它们的深度测试，但关闭深度写入。
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### Unity3d的解决方案
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定义了5个渲染队列
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- Backgrouond
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- Geometry
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- AlphaTest
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- Transparent
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- Overlay
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可以在Tags定义队列：
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SubShader{
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Tags{"Queue"="AlphaTest"}
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Pass{
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ZWrite Off
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}
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}
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### Blend相关命令
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BlendOff
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BlendSrcFactorDstFactor
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BlendSrcFactorDstFactor,SrcFactorA DstFactorA
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BlendOp BlendOperation
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### 混合操作
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1. Add
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2. Sub
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3. RevSub
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4. Min
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5. Max
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### 常见的混合类型
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1. Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha 正常
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2. Blend OneMinusDstColor One 柔和相加
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3. Blend DstColor Zero 正片叠底
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4. Blend DstColor SrcColor 两倍相乘
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5. BlendOp Min Blend One One 变暗
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6. BlendOp Max Blend One One 变亮
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7. Blend One One 线性减淡
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### 解决半透明乱序问题
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1. 使用两个Pass来渲染模型，第一个Pass开启深度写入，但不输出颜色。第二个Pass进行正常的透明度混合。
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2. 双面渲染的透明效果
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## 剔除命令
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Cull Back | Front | Off
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## 内置时间变量
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- _Time：场景加载开始到现在的时间，4个分量为：t/20,t,2t,3t
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- _SinTime：时间的正弦值，4个分量为：t/8,t/4,t/2,t
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- _CosTime：时间的余弦值，4个分量为：t/8,t/4,t/2,t
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- untiy_DeltaTime：dt为时间的增量，4个分量为：dt，1/dt,SmoothDt,1/SmoothDt
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## 预处理命令
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### multi_compile
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`multi_compile`定义的宏，如`#pragma multi_compile_fog`，`#pragma multi_compile_fwdbase`等，基本上适用于大部分shader，与shader自身所带的属性无关。
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### shader_feature
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`shader_feature`定义的宏多用于针对shader自身的属性。比如shader中有`_NormalMap`这个属性(Property)，便可通`过#pragma shader_feature _NormalMap`来定义宏，用来实现这个shader在material有无`_NormalMap`时可进行不同的处理。
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## 优化
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减少Draw Call的方式有动态合批与静态合批。Unity中支持两种批处理方式：一种是动态批处理，一种是静态批处理。对于动态批处理来说，有点是一切处理都是Unity自动完成的，不需要我们自己做任何操作，而且物体是可以移动的，但缺点是，限制很多，可能一不小心就会破坏了这种机制，导致Unity无法动态批处理一些使用了相同材质的物体。
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而对于静态批处理来说，它的优点是自由度很高，限制很少；但缺点是可能会占用更多的内存，而且经过静态批出里的所有物体都不可以再移动了。
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动态批处理的原理是，每一帧把可以进行批处理的模型网格进行合并，再把合并后模型数据传递给GPU，然后使用同一个材质对其渲染。处理实现方便，动态批处理的另一个好处是，经过批处理的物体仍然可以移动，这是由于在处理每帧时Unity都会重新合并一次网格。
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### 共享材质
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将多张纹理合并到一起，并且制作成材质。
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### 动态合批
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在使用同一个材质的情况下，满足的条件后就会被动态处理，每帧都会合并一次。条件：
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- 能够进行动态批处理的网格顶点属性规模要小于900.例如，如果Shader中需要使用顶点位置、法线和纹理坐标这3个顶点属性，那么想要让模型能够被动态批处理，它的顶点数目不能超过300。需要注意的是，这个数字未来有可能会发生变化，因此不要依赖这个数据。
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- 一般来说，所有对象都需要使用同一个缩放尺度。一个例外的情况是，如果所有的物体都使用了不同的非统一缩放，那么它们也是可以被动态批处理的。但在Unity 5 中，这种对模型缩放的限制已经不存在了。
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- 使用光照纹理的物体需要格外小心处理。这些物体需要额外的渲染参数，例如，在光照纹理上的索引、偏移量和缩放信息等。因此，为了让这些物体可以被动态批处理，我们需要保证它们指向光照纹理中的同一个位置。
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- 多Pass的Shader会中断批处理。在前向渲染中，我们有时需要使用额外的Pass来为模型添加更多的光照效果，但这样一来模型就会被动态批处理了。
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### 静态合批
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在运行开始阶段，把需要进行静态批处理的模型合并到一个新的网格结构中。
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## GeometryShader
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>ShaderModel必须4.0以上`#program target 4.0`，如果低于这个目标，u3d会自定提升至该级别。
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- maxvertexcount定义输出顶点数，如果只是处理三角形只需要设置为3即可。
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- triangle为输入类型关键字。
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- TriangleStream为输出流类型。
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[maxvertexcount(3)]
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void MyGeometryProgram (
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triangle InterpolatorsVertex i[3],
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inout TriangleStream<InterpolatorsGeometry> stream
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)
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### Flat线框效果（CatLikeCoding中的案例）
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向三角形添加重心坐标的一种方法是使用网格的顶点颜色存储它们。每个三角形的第一个顶点变为红色，第二个顶点变为绿色，第三个顶点变为蓝色。但是，这将需要具有以此方式分配的顶点颜色的网格，并且无法共享顶点。我们想要一种适用于任何网格的解决方案。幸运的是，我们可以使用我们的几何程序添加所需的坐标。
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由于网格不提供重心坐标，因此顶点程序不了解它们。所以，它们不属于InterpolatorsVertex结构。要使几何程序输出它们，我们必须定义一个新结构。首先在MyGeometryProgram上方定义InterpolatorsGeometry。它应包含与InterpolatorsVertex相同的数据，因此使用它作为其内容
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```hlsl
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struct InterpolatorsGeometry {
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InterpolatorsVertex data;
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CUSTOM_GEOMETRY_INTERPOLATORS
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};
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```
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- MyGeometryProgram的作用为调整按照面法线调整顶点法线；在调整barycentricCoordinates值，最后塞入inout TriangleStream<InterpolatorsGeometry>中。
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- GetAlbedoWithWireframe为线控效果控制，最终会在My Lighting.cginc中以宏替换的方式整合至渲染流程中。
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```hlsl
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float3 GetAlbedoWithWireframe (Interpolators i) {
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float3 albedo = GetAlbedo(i);
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float3 barys;
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barys.xy = i.barycentricCoordinates;
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barys.z = 1 - barys.x - barys.y;
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float3 deltas = fwidth(barys);
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float3 smoothing = deltas * _WireframeSmoothing;
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float3 thickness = deltas * _WireframeThickness;
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barys = smoothstep(thickness, thickness + smoothing, barys);
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float minBary = min(barys.x, min(barys.y, barys.z));
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return lerp(_WireframeColor, albedo, minBary);
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}
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```
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