Unity shader 内置函数和变量

一、内置着色器变量

 Unity 的内置文件包含着色器的全局变量：当前对象的变换矩阵、光源参数、当前时间等等。就像任何其他变量一样，可在着色器程序中使用这些变量，但如果已经包含相关的 include 文件，则不必声明这些变量。

有关 include 文件更多信息，请参阅内置 include 文件。

1、变换

所有这些矩阵都是 float4x4 类型，并且是列主序的。

名称	值
UNITY_MATRIX_MVP	当前模型 * 视图 * 投影矩阵。
UNITY_MATRIX_MV	当前模型 * 视图矩阵。
UNITY_MATRIX_V	当前视图矩阵。
UNITY_MATRIX_P	当前投影矩阵。
UNITY_MATRIX_VP	当前视图 * 投影矩阵。
UNITY_MATRIX_T_MV	模型转置 * 视图矩阵。
UNITY_MATRIX_IT_MV	模型逆转置 * 视图矩阵。
unity_ObjectToWorld	当前模型矩阵。
unity_WorldToObject	当前世界矩阵的逆矩阵。

2、摄像机和屏幕

这些变量将对应于正在渲染的摄像机。例如，在阴影贴图渲染中，它们仍将引用摄像机组件值，而不是用于阴影贴图投影的“虚拟摄像机”。

名称	类型	值
_WorldSpaceCameraPos	float3	摄像机的世界空间位置。
_ProjectionParams	float4	x 是 1.0（如果当前使用翻转投影矩阵进行渲染，则为 –1.0），y 是摄像机的近平面，z 是摄像机的远平面，w 是远平面的倒数。
_ScreenParams	float4	x 是摄像机目标纹理的宽度（以像素为单位），y 是摄像机目标纹理的高度（以像素为单位），z 是 1.0 + 1.0/宽度，w 为 1.0 + 1.0/高度。
_ZBufferParams	float4	用于线性化 Z 缓冲区值。x 是 (1-远/近)，y 是 (远/近)，z 是 (x/远)，w 是 (y/远)。
unity_OrthoParams	float4	x 是正交摄像机的宽度，y 是正交摄像机的高度，z 未使用，w 在摄像机为正交模式时是 1.0，而在摄像机为透视模式时是 0.0。
unity_CameraProjection	float4x4	摄像机的投影矩阵。
unity_CameraInvProjection	float4x4	摄像机投影矩阵的逆矩阵。
unity_CameraWorldClipPlanes[6]	float4	摄像机视锥体平面世界空间方程，按以下顺序：左、右、底、顶、近、远。

3、时间

时间以秒为单位，并由项目 Time 设置中的时间乘数 (Time multiplier) 进行缩放。没有内置变量可用于访问未缩放的时间。

名称	类型	值
_Time	float4	自关卡加载以来的时间 (t/20, t, t*2, t*3)，用于将着色器中的内容动画化。
_SinTime	float4	时间正弦：(t/8, t/4, t/2, t)。
_CosTime	float4	时间余弦：(t/8, t/4, t/2, t)。
unity_DeltaTime	float4	增量时间：(dt, 1/dt, smoothDt, 1/smoothDt)。

4、光照

光源参数以不同的方式传递给着色器，具体取决于使用哪个渲染路径， 以及着色器中使用哪种光源模式通道标签。

前向渲染（ForwardBase 和 ForwardAdd 通道类型）：

名称	类型	值
_LightColor0（在 UnityLightingCommon.cginc 中声明）	fixed4	光源颜色。
_WorldSpaceLightPos0	float4	方向光：（世界空间方向，0）。其他光源：（世界空间位置，1）。
unity_WorldToLight（在 AutoLight.cginc 中声明）	float4x4	世界/光源矩阵。用于对剪影和衰减纹理进行采样。
unity_4LightPosX0、unity_4LightPosY0、unity_4LightPosZ0	float4	（仅限 ForwardBase 通道）前四个非重要点光源的世界空间位置。
unity_4LightAtten0	float4	（仅限 ForwardBase 通道）前四个非重要点光源的衰减因子。
unity_LightColor	half4[4]	（仅限 ForwardBase 通道）前四个非重要点光源的颜色。
unity_WorldToShadow	float4x4[4]	World-to-shadow matrices. One matrix for Spot Lights, up to four for directional light cascades.

延迟着色和延迟光照，在光照通道着色器中使用（全部在 UnityDeferredLibrary.cginc 中声明）：

名称	类型	值
_LightColor	float4	光源颜色。
unity_WorldToLight	float4x4	世界/光源矩阵。用于对剪影和衰减纹理进行采样。
unity_WorldToShadow	float4x4[4]	World-to-shadow matrices. One matrix for Spot Lights, up to four for directional light cascades.

为 ForwardBase、PrePassFinal 和 Deferred 通道类型设置了球谐函数系数 （由环境光和光照探针使用）。这些系数包含由世界空间法线求值的三阶 SH 函数（请参阅 UnityCG.cginc 中的 ShadeSH9）。 这些变量都是 half4 类型、unity_SHAr 和类似名称。

顶点光照渲染（Vertex 通道类型）：

最多可为 Vertex 通道类型设置 8 个光源；始终从最亮的光源开始排序。因此，如果您希望 一次渲染受两个光源影响的对象，可直接采用数组中前两个条目。如果影响对象 的光源数量少于 8，则其余光源的颜色将设置为黑色。

名称	类型	值
unity_LightColor	half4[8]	光源颜色。
unity_LightPosition	float4[8]	View-space light positions. (-direction,0) for directional lights; (position,1) for Point or Spot Lights.
unity_LightAtten	half4[8]	Light attenuation factors. x is cos(spotAngle/2) or –1 for non-Spot Lights; y is 1/cos(spotAngle/4) or 1 for non-Spot Lights; z is quadratic attenuation; w is squared light range.
unity_SpotDirection	float4[8]	View-space Spot Lights positions; (0,0,1,0) for non-Spot Lights.

5、光照贴图

名称	类型	值
unity_Lightmap	Texture2D	包含光照贴图信息。
unity_LightmapST	float4[8]	缩放 UV 信息并转换到正确的范围以对光照贴图纹理进行采样。

6、雾效和环境光

名称	类型	值
unity_AmbientSky	fixed4	梯度环境光照情况下的天空环境光照颜色。
unity_AmbientEquator	fixed4	梯度环境光照情况下的赤道环境光照颜色。
unity_AmbientGround	fixed4	梯度环境光照情况下的地面环境光照颜色。
UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT	fixed4	环境光照颜色（梯度环境情况下的天空颜色）。旧版变量。
unity_FogColor	fixed4	雾效颜色。
unity_FogParams	float4	用于雾效计算的参数：(density / sqrt(ln(2))、density / ln(2)、–1/(end-start) 和 end/(end-start))。x 对于 Exp2 雾模式很有用；_y_ 对于 Exp 模式很有用，_z_ 和 w 对于 Linear 模式很有用。

 

7、其他

名称	类型	值
unity_LODFade	float4	使用 LODGroup 时的细节级别淡入淡出。x 为淡入淡出（0 到 1），_y_ 为量化为 16 级的淡入淡出，_z_ 和 w 未使用。
_TextureSampleAdd	float4	根据所使用的纹理是 Alpha8 格式（值设置为 (1,1,1,0)）还是不是该格式（值设置为 (0,0,0,0)）由 Unity 仅针对 UI 自动设置。

 

二、特殊纹理属性

对于设置为着色器/材质属性的每个纹理，Unity 还会在其他矢量属性中设置一些额外信息。

1、纹理平铺和偏移：_ST 后缀

材质通常具有其纹理属性的 Tiling 和 Offset 字段。此信息将传递到着色器中的 float4 {TextureName}_ST 属性：

• x 包含 X 平铺值
• y 包含 Y 平铺值
• z 包含 X 偏移值
• w 包含 Y 偏移值

例如，如果着色器包含名为 _MainTex 的纹理，则平铺信息将位于 _MainTex_ST 矢量中。

2、纹理大小：_TexelSize 后缀

{TextureName}_TexelSize - float4 属性包含纹理大小信息：

• x 包含 1.0/宽度
• y 包含 1.0/高度
• z 包含宽度
• w 包含高度

3、纹理 HDR 参数：_HDR 后缀

{TextureName}_HDR - 一个 float4 属性，其中包含有关如何根据所使用的颜色空间解码潜在 HDR（例如 RGBM 编码）纹理的信息。请参阅 UnityCG.cginc 着色器 include 文件中的 DecodeHDR 函数。