Unity3D Shader数据传递语法详解

在Unity3D中，Shader是用于渲染图形的一种程序，它定义了物体在屏幕上的外观。Shader通过接收输入数据（如顶点位置、纹理坐标、光照信息等）并计算像素颜色来工作。为了使得Shader能够正确运行并产生期望的视觉效果，我们需要从Unity的C#脚本或其他来源向Shader传递数据。下面，我们将详细解释Unity3D Shader中数据传递的语法以及相应的代码实现。

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1. Shader中的变量类型

在Shader中，我们可以定义多种类型的变量，包括：

• float：浮点数，用于表示颜色分量、光照因子等。
• vec2/vec3/vec4：二维、三维、四维向量，常用于表示纹理坐标、颜色、位置等。
• mat2/mat3/mat4：二维、三维、四维矩阵，常用于变换（如模型矩阵、视图矩阵、投影矩阵）。
• sampler2D：二维纹理采样器，用于从纹理中采样颜色。
• struct：结构体，用于封装多个变量为一个整体。

2. 从C#脚本向Shader传递数据

在Unity中，我们通常使用Material和Shader的Properties来传递数据。这些Properties可以是上面提到的任何Shader变量类型。

2.1 在Shader中定义Properties

在Shader文件中，我们使用Properties块来定义可以从外部访问的变量。例如：

Shader "Custom/MyShader"
   {       
Properties
       {           
_MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
           _Color ("Color", Color) = (1,1,1,1)
           _MyFloat ("Float Value", Float) = 0.0
      }      
 // ... 其他Shader代码 ...  
 }

2.2 在C#脚本中设置Properties

在C#脚本中，我们首先获取一个Material实例，然后使用其SetXXX方法来设置Shader的Properties。例如：

using UnityEngine;
      public class MyScript : MonoBehaviour
   {       
public Material myMaterial; // 在Inspector中赋值
          void Start()
       {          
 myMaterial.SetTexture("_MainTex", someTexture); // 设置纹理
           myMaterial.SetColor("_Color", Color.red); // 设置颜色
           myMaterial.SetFloat("_MyFloat", 3.14f); // 设置浮点数
       }   
}

3. Shader中的变量传递语法

在Shader程序中，我们使用特定的语法来访问Properties中定义的变量。这些变量在Shader的不同阶段（顶点着色器、片元着色器等）中有不同的访问方式。

3.1 顶点着色器中的变量访问

在顶点着色器中，我们通常使用appdata_struct结构体来接收从CPU传递过来的顶点数据，并使用v2f_struct结构体将处理后的数据传递给片元着色器。例如：

struct appdata
   {       
float4 vertex : POSITION;
       float2 uv : TEXCOORD0;
   };
      struct v2f
   {       
float2 uv : TEXCOORD0;
       float4 vertex : SV_POSITION;
   };
      v2f vert (appdata v)
   {       
v2f o; 
      o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
       o.uv = v.uv;
       return o;
   }

3.2 片元着色器中的变量访问

在片元着色器中，我们可以直接访问在Properties块中定义的变量。这些变量在片元着色器中通常用作纹理采样、颜色混合等操作的输入。例如：

fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
   {       
fixed4 col = tex2D(_MainTex, i.uv); // 从_MainTex纹理中采样颜色       
col *= _Color; // 应用_Color颜色      
 col.rgb *= _MyFloat; // 应用_MyFloat浮点数因子      
 return col; 
  }

4. 总结

在Unity3D中，通过合理地在Shader中定义Properties并在C#脚本中设置这些Properties的值，我们可以实现丰富多样的视觉效果。掌握Shader中的变量类型和传递语法是创建高质量图形效果的关键。

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