UnityCG.cginc介绍
UnityCG.cginc是Unity内置的Shader包含文件，它是Unity中代码量最多，文件最大的包含文件。
UnityCG.cginc中声明了很多内置的辅助函数和数据结构体，可避免大量重复编码工作。
一、顶点着色器输入结构体
Unity在包含文件中声明了大量的结构，其中UnityCG.cginc文件包含的结构体如下：
//appdata 基础结构体
struct appdata_base {
float4 vertex : POSITION;
float3 normal : NORMAL;
float4 texcoord : TEXCOORD0;
UNITY_VERTEX_INPUT_INSTANCE_ID
};
//appdata 切向量结构体
struct appdata_tan {
float4 vertex : POSITION;
float4 tangent : TANGENT;
float3 normal : NORMAL;
float4 texcoord : TEXCOORD0;
UNITY_VERTEX_INPUT_INSTANCE_ID
};
//appdata 完整结构体
struct appdata_full {
float4 vertex : POSITION;
float4 tangent : TANGENT;
float3 normal : NORMAL;
float4 texcoord : TEXCOORD0;
float4 texcoord1 : TEXCOORD1;
float4 texcoord2 : TEXCOORD2;
float4 texcoord3 : TEXCOORD3;
fixed4 color : COLOR;
UNITY_VERTEX_INPUT_INSTANCE_ID
};
// appdata 图像特效结构体
struct appdata_img
{
float4 vertex : POSITION;
half2 texcoord : TEXCOORD0;
UNITY_VERTEX_INPUT_INSTANCE_ID
};
// v2f 图像特效结构体
struct v2f_img
{
float4 pos : SV_POSITION;
half2 uv : TEXCOORD0;
UNITY_VERTEX_INPUT_INSTANCE_ID
UNITY_VERTEX_OUTPUT_STEREO
};
每个结构体最后一行为宏，可以暂时不用管。
对所有结构体可归纳包含信息如下：
二、顶点变换函数
顶点变换函数详细汇总，如下：
| 函 数 | 说 明 |
|---|---|
float4 UnityObjectToClipPos(float3 pos) |
将顶点从模型空间变换到齐次裁切空间，等同于 mul(UNITY_MATRIX_MVP,float4(pos,1.0)) |
float3 UnityObjectToViewPos(float3 pos) |
将顶点从模型空间变换到摄像机空间，等同于 mul(UNITY_MATRIX_MV,float4(pos,1.0)).xyz。当输入为float4类型，Unity会自动重载为float3类型 |
float3 UnityWorldToViewPos(float3 pos) |
将顶点从世界空间变换到摄像机空间，等同于 mul(UNITY_MATRIX_V,float4(pos,1.0)).xyz |
float4 UnityWorldToClipPos(float3 pos) |
将顶点从世界空间变换到齐次裁切空间，等同于 mul(UNITY_MATRIX_VP,float4(pos,1.0)) |
float4 UnityViewtToClipPos(float3 pos) |
将顶点从摄像机空间变换到齐次裁切空间，等同于 mul(UNITY_MATRIX_P,float4(pos,1.0)) |
三、向量变换函数
| 函 数 | 说 明 |
|---|---|
float3 UnityObjectToWorldDir(float3 v) |
将向量从模型空间转换到世界空间，已经标准化 |
float3 UnityWorldToObjectDir(float3 v) |
将向量从世界空间转换到模型空间，已经标准化 |
float3 UnityObjectToWorldNormal(float3 v) |
将法线从模型空间转换到世界空间，已经标准化 |
四、灯光辅助函数
UnityCG.cginc中定义一些计算顶点指向灯光的方向向量，常用的函数汇总如下（以下函数只适用于前向渲染路径（ForwardBase或ForwardAdd Pass类型））：
| 函 数 | 说 明 |
|---|---|
float3 UnityWorldSpaceLightDir(in float3 v) |
输入世界空间顶点坐标，返回世界空间从顶点指向灯光的向量，没有被标准化 |
float3 ObjSpaceLightDir(in float4 v) |
输入模型空间顶点坐标，返回模型空间中从顶点指向灯光的向量，没有被标准化 |
float3 Shader4PointLights(...) |
输入一系列所需变量，返回4个点光源的光照信息，在前向渲染中使用这个函数计算逐顶点的光照 |
五、视角向量函数
计算顶点指向摄像机的方向向量，也称为视角向量，常用函数如下：
| 函 数 | 说 明 |
|---|---|
float3 UnityWorldSpaceViewDir(float3 v) |
输入世界空间中的顶点，返回世界空间中从顶点指向摄像机的向量，没有被标准化 |
float3 ObjSpaceViewDir(float4 v) |
输入模型空间顶点，返回模型空间中从顶点指向摄像机的向量，没有被标准化 |
六、其他辅助函数和宏
| 函 数 | 说 明 |
|---|---|
TRANSFORM_TEX(tex,name) |
宏定义，输入UV坐标和纹理名称，得到贴图的纹理坐标 |
fixed3 UnpackNormal(fixed packedNormal) |
将法线向量从[0,1]映射到[-1,1] |
half Luminance(half3 rgb) |
将颜色数据转化为灰度数据 |
float4 ComputeScreenPos(float4 pos) |
输入裁切空间顶点坐标，得到屏幕空间纹理坐标，用于屏幕空间纹理映射 |
float4 ComputeGrabScreenPos(float4 pos) |
输入裁切空间顶点坐标，得到采样GrabPass的纹理坐标 |
七、宏的介绍
宏在使用之前需要先定义，通过一个标识符代替一个字符串。在使用时候只需要输入识别符即可，编译的时候Unity会自动将识别符替换为字符串，因此可以将宏简单理解为字符串的替换。
宏的语法结构为：
# define name string;
- #define：表示宏定义的指令；
- name：宏名称，后续可以直接输入名称进行使用；
- string：编译的时候要把宏名称替换成的内容，可以是数字，表达式，函数等