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【Unity Shader编程】之顶点着色器

news 来源：原创 2025/5/8 8:32:41

来一张AI提供的资料在这里插入图片描述
在shader编程中，定义的结构体，有些是会被自动赋值，有些是必须要手动赋值的，这就涉及到了语义，
例如

    struct appdata
    {
        float4 vertex : POSITION;
        float vertex2;
        float2 uv : TEXCOORD0;
    };

结构体里面定义的两个变量 vertex和uv，后面加了POSITION和TEXCORD0两个语义，就赋予了他们不同的特殊功能,他们会被自动赋值，而vertex2就是一个普通的变量了。
下面是语义表
在这里插入图片描述

一，坐标空间转换

空间转换中，一般有五个空间转换，模型空间→世界空间→视图空间→裁剪空间→NDC空间（其次坐标空间，执行其次坐标后的空间)→屏幕空间**
在这里插入图片描述

核心原则

1，数据依赖原则

当逻辑需要相对坐标系属性（如模型UV、顶点色）时，优先在模型空间处理（如gl_Vertex变换前）
当逻辑依赖全局交互状态（如光照方向、物理碰撞）时，必须转换到世界空间后处理

2，性能优化准则

在顶点着色器阶段处理空间转换（如UNITY_MATRIX_MVP），利用GPU并行性在片段着色器中避免重复坐标转换，通过TEXCOORD传递预处理数据

3，精度控制策略

高精度计算（如物理模拟）应在世界空间使用double类型
视觉效果类计算（如雾效）可在视图空间使用float类型

空间转换代码

Shader "SpaceTransform/BasicChain"
 {
  SubShader { 
  Pass { 
  CGPROGRAM
   #pragma vertex vert 
   #pragma fragment frag
    #include "UnityCG.cginc"

        struct appdata {
            float4 vertex : POSITION;
        };

        struct v2f {
            float4 pos : SV_POSITION;
            float4 worldPos : TEXCOORD0;
            float4 viewPos : TEXCOORD1;
        };

        v2f vert (appdata v) {
            v2f o;
            
            // 模型空间 → 世界空间 
            o.worldPos  = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex); 
            
            // 世界空间 → 视图空间 
            o.viewPos  = mul(UNITY_MATRIX_V, o.worldPos); 
            
            // 视图空间 → 裁剪空间 
            o.pos  = mul(UNITY_MATRIX_P, o.viewPos); 
            
            return o;
        }

        fixed4 frag (v2f i) : SV_Target {
            return fixed4(1,1,1,1); // 纯白输出 
        }
        ENDCG 
    }
}
}

2，顶点动态变化

顶点动态变化日常会使用到的功能如下
在这里插入图片描述

基础正弦波波动例子（模型空间）

    v2f vert (appdata v)
     {
         v2f o;
         float4 worldPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex);
         // Y轴波动计算（频率_Hz，振幅_Amp）
         float wave = _Amp * sin(_Time.y * _Hz + worldPos.x * _WaveDensity);
         v.vertex.y  += wave;
         o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
         return o;
     }

后续效果相对复杂，这边大概讲入门，就不全部细说