Shader常用資料和連結

無論寫甚麼程式都經常要看網上資源和Documentation，Shader也一樣，但Shader的網上資源很鬆散，很多時連在Google搜尋也找不回自己以前見過的資料，於是我把一些常用的資料連結放在這裡，方便日後查閱。

Semantics

https://docs.unity3d.com/Manual/SL-ShaderSemantics.html

Microsoft對HLSL支援的每個Semantics有較詳細的解釋，但要注意Unity只支援一部分：

https://docs.microsoft.com/zh-tw/windows/desktop/direct3dhlsl/dx-graphics-hlsl-semantics

Semantics定義了一個Shader的輸入和輸出中包含了甚麼資訊。

常用的vertex shader的輸入Semantics包括：

• POSITION：vertex在model space的位置，一般用float4
• TANGENT：vertex在model space的tangent（切線），一般用float3
• NORMAL：vertex在model space的normal（法線），一般用float4
• TEXCOORD0-3：材質座標0-3（之後會用作uv mapping），一般用float2或4
• COLOR：vertex顏色，一般用fixed4或float4

一邊來說vertex shader的輸出要有SV_POSITION （代表了vertex在clip space的位置），就算fragment shader裡面不需要用vertex位置來計算也要有，否則兩個Shader之間的步驟就無法計算vertex在screen上的位置。

如果fragment shader還需要其他資訊的話，就可以在vertex shader的輸出加多一點variable並配上適當的semantics（例如COLOR0-1代表顏色、TEXCOORD0-7代表uv mapping）。這些semantics的用途則完全是由我們決定（而非像vertex shader輸入，每個semantics代表了從Unity輸出的特定資訊）。

fragment shader的輸出一般都是SV_TARGET （每一粒pixel的顏色）。

CG datatype: float、half還是fixed？

https://docs.unity3d.com/Manual/SL-DataTypesAndPrecision.html

到底應該用float、half還是fixed？

首先要知道每個datatype都有其範圍：

float：-3.4E38到3.4E38，7 significant digits

half：–60000到60000，3 significant digits

fixed：-2到2，1/256精準度（可以儲存color或unit vector）

如果你要儲存的數的範圍會超過的話就要升級成高級一點的datatype。一般來說可以用fixed就用fixed，不能再升級half或float，因為在某些較弱較舊的GPU上（尤其手機）fixed所需的memory是最低的（但實際上現在的手機一般half和fixed都用同樣的memory，而在PC上甚至三者也可能用一樣memory）。

ShaderLab Properties對應的CG datatype

https://docs.unity3d.com/Manual/SL-PropertiesInPrograms.html

Color、Vector：float4 half4 fixed4 （也可以只拿1-3）
Range、Float：float half fixed
2D、Cube、3D：sampler2D、samplerCube、sampler3D

Unity Shader內建library

library文件列表：https://docs.unity3d.com/Manual/SL-BuiltinIncludes.html
UnityCG.cginc的function列表：https://docs.unity3d.com/Manual/SL-BuiltinFunctions.html
下載原始碼：https://unity3d.com/get-unity/download/archive （選Unity版本後按Downloads→Built-in Shaders），在自己的電腦上也有（C:\Program Files\Unity\Editor\Data\CGIncludes）

HLSLSupport.cginc（包含跨平台用macro）和UnityShaderVariables.cginc（包含很多global variable）會自動加入，不用自己include。
UnityCG.cginc則有很多常用function，需要手動include。其他的文件多是在寫surface shader時會用到。

UnityCG.cginc中預先定義的struct

library文件列表（部分列出）：https://docs.unity3d.com/Manual/SL-BuiltinIncludes.html

常用的struct：

appdata_base：vertex POSITION、normal NORMAL、texcoord TEXCOORD0

appdata_tan：vertex POSITION、tangent TANGENT、normal NORMAL、texcoord TEXCOORD0

appdata_full：vertex POSITION、tangent TANGENT、normal NORMAL、texcoord TEXCOORD0、texcoord1-3 TEXCOORD1-3、color COLOR

appdata_img：vertex POSITION、texcoord TEXCOORD0

v2f_img：pos SV_POSITION、uv TEXCOORD0

我自己寫Shader時一般不會用這些預先定義好的struct，因為不能讓人一看就知道這些struct中包含哪些semantics，有時候你想賦予的semantics名稱和它不一樣，要增加或減少semantics時也會麻煩，最好還是自己親自寫好每個semantics並命名。不過這些預先定義好的struct在library裡原始碼倒是會經常用到，所以如果你會經常查看library原始碼的話就要好好了解這些struct代表哪些semantics。

跨平台問題

一些常見的平台之間的差異：https://docs.unity3d.com/Manual/SL-PlatformDifferences.html