（转）【Unity Shaders】Vertex Magic —— 访问顶点颜色

转自：http://blog.csdn.net/candycat1992/article/details/38147767

 

本系列主要参考《Unity Shaders and Effects Cookbook》一书（感谢原书作者），同时会加上一点个人理解或拓展。

 

这里是本书所有的插图。这里是本书所需的代码和资源（当然你也可以从官网下载）。

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写在前面

 

啦啦啦~我又回来看书啦。文章开始说一些题外话。因为写博客和在群里比较活跃（为什么QQ给我的称谓是“吐槽”。。。我这么乖。。。），最近有一些朋友给我发邮件或者私信，很多人都给了我鼓励，我很开心，也有人给了我很好的学习建议，这些经历让我觉得坚持写博客是正确的一条路~也谢谢所有鼓励、支持和关注我的人！我会坚持下去的。

 

好啦，言归正传~这篇开始，我决定开始一个新的章节——Vertex Magic。顾名思义，就是学习顶点相关的内容。自从看了下面Unity Gems里面的一张图，我对整个Surface Shader的工作流程有了更好的理解，在此再重温一下。

 

 

可以看出来共有四个阶段我们可以参与。我们之前学习的大多是在上图的第二和第三个阶段，也就是编写surf和LightingXXX函数来影响表面着色和光照函数的。在卡通风格的Shader中，我们也对最后一个更改像素颜色的机会——finalcolor命令有了一个初步的尝试。而现在，我们将用一章的时间来学习如何利用第一个阶段——顶点函数来影响像素颜色。

 

顶点函数是在每个顶点被传送到GPU之前被调用一次。它的作用是从模型坐标系中得到三维坐标，然后再转换到其渲染到屏幕时在屏幕坐标系中的二维位置。因此，通过顶点函数，我们可以修改顶点的位置、颜色和UV坐标。一旦我们完成了对顶点的修改后，就会进入到surf函数的执行。与顶点函数是逐顶点执行的方式不同，surf函数则是逐像素执行的。

 

通过顶点函数，我们可以创造像海上的波浪、旗帜飘动的动态效果，或者使用Shader来给顶点着色。这一篇，我们来学习如何在一个Surface Shader中创建一个最简单的顶点函数！

 

 

准备工作

 

在深入学习顶点函数之前，我们得首先了解如何通过顶点函数得到和存储顶点相关信息。

 

1. 首先，我们要准备一个已经给顶点着色过的模型，以便我们可以在顶点函数中查看顶点颜色。为了方便，我们使用本书自带资源（见文章开头）中第七章的模型资源——VertexColorObject.fbx。我们把VertexColorObject.fbx导入Unity，并拖入到一个新的场景中。最后添加一个平行光。
2. 新建一个Shader和Material，可以分别命名为SimpleVertexColor，并将Shader赋给Material，再将Material赋给模型。

 

你的场景应该看起来是这样的：

 

 

 

实现

 

下面，我们开始编写Shader。

 

1. 在Properties块中添加新的Properties：

   Properties
   {
       _MainTint("Global Color Tint", Color) = (1,1,1,1)
   }

   	Properties 
   	{
   		_MainTint("Global Color Tint", Color) = (1,1,1,1)
   	}

2. 接下来，告诉Unity我们将使用自己的顶点函数：

   CGPROGRAM
   #pragma surface surf Lambert vertex:vert

   		CGPROGRAM
   		#pragma surface surf Lambert vertex:vert

3. 为Properties中新添加的属性添加对应的引用：

   float4 _MainTint;

   		float4 _MainTint;

4. 下面是很重要的Input结构。我们添加了一个新的变量vertColor以便surf函数可以访问vert函数中传递的数据：

   struct Input
   {
       float2 uv_MainTex;
       float4 vertColor;
   };

   		struct Input 
   		{
   			float2 uv_MainTex;
   			float4 vertColor;
   		};

5. 下面是一个非常简单的vert函数。我们访问模型的顶点颜色，再存储到Input结构体中：

   void vert(inout appdata_full v, out Input o)
   {
       o.vertColor = v.color;
   }

   		void vert(inout appdata_full v, out Input o)
   		{
   			o.vertColor = v.color;
   		}

6. 最后，我们使用从Input中得到的数据填充SurfaceOutput结构体的Albedo参数：

   void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o)
   {
       o.Albedo = IN.vertColor.rgb * _MainTint.rgb;
   }

   		void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o) 
   		{
   			o.Albedo = IN.vertColor.rgb * _MainTint.rgb;
   		}

完整代码如下：

 

Shader "Custom/SimpleVertexColor" {
    Properties
    {
        _MainTint("Global Color Tint", Color) = (1,1,1,1)
    }

    SubShader
    {
        Tags { "RenderType"="Opaque" }
        LOD 200

        CGPROGRAM
        #pragma surface surf Lambert vertex:vert

        float4 _MainTint;

        struct Input
        {
            float2 uv_MainTex;
            float4 vertColor;
        };

        void vert(inout appdata_full v, out Input o)
        {
            o.vertColor = v.color;
        }

        void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o)
        {
            o.Albedo = IN.vertColor.rgb * _MainTint.rgb;
        }
        ENDCG
    }
    FallBack "Diffuse"
}

Shader "Custom/SimpleVertexColor" {
	Properties 
	{
		_MainTint("Global Color Tint", Color) = (1,1,1,1)
	}
	
	SubShader 
	{
		Tags { "RenderType"="Opaque" }
		LOD 200
		
		CGPROGRAM
		#pragma surface surf Lambert vertex:vert

		float4 _MainTint;

		struct Input 
		{
			float2 uv_MainTex;
			float4 vertColor;
		};
		
		void vert(inout appdata_full v, out Input o)
		{
			o.vertColor = v.color;
		}

		void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o) 
		{
			o.Albedo = IN.vertColor.rgb * _MainTint.rgb;
		}
		ENDCG
	} 
	FallBack "Diffuse"
}

效果如下：

 

 

 

 

解释

 

 

通过顶点函数，我们可以修改顶点的位置、颜色、UV坐标等值。在本节中我们使用了一个从Maya导入的已给顶点着色的模型，但我们可以发现，在使用默认材质的情况下这些颜色在Unity中是不显示的。我们需要编写Shader，提取这些颜色再在模型上显示出来。

 

我们首先通过在#pragma声明中添加vertex:vert语句。这实际上告诉Unity，嘿，不要用你自己内置的顶点函数访问模型顶点信息啦，去我写的Shader里找一个名叫vert的家伙，用它去处理信息！如果Unity没有找到，它就会报一个编译错误。

 

vert函数里，除了我们熟悉的Input结构体，还有一个很特别的参数——appdata_full 。这个参数也是Unity内置的一个变量，它包含了模型顶点的所有信息，包括位置、切线、法线、两个纹理坐标和颜色信息。其他的还有appdata_base和appdata_tan，具体可以看见官网。

 

你还可以发现，vertColor是一个float4类型的变量，这意味着我们还可以访问它的透明通道。像下面这样：

void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o)
{
    o.Albedo = IN.vertColor.rgb * _MainTint.rgb;
    o.Alpha = IN.vertColor.a;
}