Unity | Shader基础知识（第十九集：顶点着色器的进一步理解-易错点讲解）

news2024/12/23 3:37:40

一、前言

二、网格

三、方法UnityObjectToClipPos

四、顶点着色器和片元着色器的POSITION

五、作者的碎碎念

一、前言

之前我们简单讲解过顶点着色器，也简单讲解了表面着色器，并且一起做了一些案例，因为顶点着色器本身是更自由一些的，后续很多效果是基于顶点着色器之上的，所以我们对顶点着色器做进一步理解。

二、网格

之前讲过，顶点着色器就是把每个顶点上了颜色，然后再上线，再面，所以我们必须了解一下物体的网格。这里以unity常见的平面：Plane和Quad举例。

备注：

如果你想调出来后面的界面，只需要换显示界面为wireframe（线框）。（如图1所示）

图1 线框界面

plane的网格（如图2所示）。

在unity中，无论你的plane有多大，都是由宽10格和高10格的方块组成的，每个方块分成两个三角形。

Quad的网格（如图3所示）。

同样，无论你的quad有多大，都是由一个方块组成的，方块分成两个三角形。

所以，我们之前说过，如果需要显示地形之类比较细致的纹理，你就用plane，如果你只是要播放视频，就用quad就足够了，就是这个原因。

备注：（这里不想看可以不看哦）

在这里我们也可以通过程序来打印出来模型顶点的坐标，代码如下：

    void Start()
    {
        //声明网格                获取网格过滤器中的网格
        Mesh mesh = GetComponent<MeshFilter>().mesh;
        //把顶点坐标提取出来
        Vector3[] vertics = mesh.vertices;
        foreach (Vector3 v in vertics)
        {
            //打印顶点坐标
            Debug.Log(v);
        }
    }

三、方法UnityObjectToClipPos

之前也粗略说过，unityObjectToClipPos的作用是把3d的坐标，转换成2D的坐标，所以我们在这里可以一起看看，它到底变成了什么。

我们知道在颜色里r通道，0及以下就是黑色，1及以上就是红色。那么，我们只要在顶点方法中，把我们的坐标赋值进去就可以了。代码如下：

Shader "Custom/015"
{
    SubShader
    {
        Pass{
        CGPROGRAM
        #pragma vertex vert
        #pragma fragment frag

        //自己写了一个结构体
        struct appdata
        {
            float4 vertex:POSITION;
        };

        //自己又写了一个结构体
        struct v2f
        {
            float4 vertex:SV_POSITION;
            float4 color:COLOR;
        };

        v2f vert(appdata v)
        {
             v2f o;
             //坐标变换
             o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
             //变换以后吧x的值放到颜色里，我们就可以通过颜色来反推x的值
             o.color.r = v.vertex.x;
             return o;
        }

        fixed4 frag (v2f i): SV_Target
        {
            return i.color;
        }

        ENDCG
        }
    }
}

把这个shader分别放到plane和quad身上。

quad：

可以明显看到从方块中间到最右边是红色逐渐变深的一个过程,但没有完全变红。（如图4所示）我们并不知道它到底是到了1还是没有到。

为了得出具体数据，我们把shader下方部分做一下修改。我们假设最右边是0.5，如果减去以后没有红色了，就说明它小于等于0.5。

//o.color.r = v.vertex.x;
o.color.r = v.vertex.x-0.5;

于是我们得到了全黑的图。（如图5所示）

如果我们改成0.4，右边是有红色的。（如图6所示）

那么我们就可以推测出，它的x是从0到0.5，因为是对称的，所以左边就是0到-0.5。再仔细想一下，这是一个网格组层的，如果边长是1，那么刚好左右各0.5。

plane：

我们可以看到，从黑色到红色过度的部分是0到1，后面的长度刚好是前面的4个那么长，那我们就推测，后面是0到5，前面是-5到0。（如图7所示）

如果你继续测试，会发现你即使放大scale，也是不会改变现在的颜色布局的。

我们可以继续推测出，我们的坐标实际上和我们的网格有关系，这篇文章的第二部分，plane刚好是左边5个右边5个，所以坐标就是左边是-5，右边是5。

四、顶点着色器和片元着色器的POSITION

上面的内容，我们都是把vertex放在顶点着色器中的，如果我们放到片元着色器中，会出现奇怪的现象。代码如下:

Shader "Custom/015"
{
    SubShader
    {
        Pass{
        CGPROGRAM
        #pragma vertex vert
        #pragma fragment frag

        struct appdata
        {
            float4 vertex:POSITION;
        };

        struct v2f
        {
            float4 vertex:SV_POSITION;
            float4 color:COLOR;
        };

        v2f vert(appdata v)
        {
             v2f o;
             o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
             //在这里去掉
             //o.color.r = v.vertex.x;
             return o;
        }

        fixed4 frag (v2f i): SV_Target
        {
            //写在这里
            i.color.r = i.vertex.x;
            return i.color;
        }

        ENDCG
        }
    }
}

你就会发现，全红了。（如图8所示）