8.YooAsset结合HybridCLR代码热更新实践

11.表面着色器-结构体-输入结构体

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11.1 知识点

表面着色器中的输入结构体指什么

我们上节课主要学习了编译指令
#pragma surface 表面函数名 光照模型 可选额外参数
其中在讲解表面函数名时提到，需要按规则声明函数。函数的参数有三种固定格式：

• void 表面函数名(Input IN, inout SurfaceOutput o)
• void 表面函数名(Input IN, inout SurfaceOutputStandard o)
• void 表面函数名(Input IN, inout SurfaceOutputStandardSpecular o)

而其中的这个 Input 结构体，就是我们的输入结构体。它是由我们自己声明的，是数据的来源，我们需要用到这些数据进行逻辑处理。

输入结构体中我们能声明哪些成员

Input 结构体虽然是需要我们自己声明的结构体，但只要在其中按照规定声明成员变量，便能获取到指定的表面属性。注意：

• 如果在可选额外参数中自定义了顶点修改函数，该结构体还会是顶点修改函数的输出结构体
• 除了规范好的参数，我们还可以自己添加自定义参数，比如在自定义顶点修改函数中进行赋值
• 在顶点/片元着色器中，这些参数往往需要手动计算，而在表面着色器中，可以理解为 Unity 内部已经帮助我们计算好了，直接拿来用即可

struct Input
{
    // 1. uv 相关  
    // 规则：uv 纹理变量名，若存在次纹理坐标，也可以用 uv2 作为前缀  
    float2 uv_MainTex;
    float2 uv_BumpMap;
    
    // 2. 视角方向（可以用于处理边缘光照等）  
    float3 viewDir;
    
    // 3. 屏幕空间坐标（可以用于处理反射或屏幕特效等）  
    float4 screenPos;
    
    // 4. 世界空间下的位置  
    float3 worldPos;
    
    // 5. 世界空间下的反射方向  
    //    没有修改 o.Normal 时；如果修改了表面法线 o.Normal，在表面函数中需要使用 WorldReflectionVector(IN, o.Normal) 来得到世界空间下的反射方向  
    float3 worldRefl;
    
    // 6. 世界空间下的法线方向  
    //    没有修改 o.Normal 时；如果修改了表面法线 o.Normal，在表面函数中需要使用 WorldNormalVector(IN, o.Normal) 来得到世界空间下的法线方向  
    float3 worldNormal;
    
    // 7. 使用 COLOR 语义定义的 float4 变量，表示插值后的逐顶点颜色  
    float4 vertexColor : COLOR;
};

表面函数示例

以下是表面函数的三种固定格式之一的示例，实现了对输入结构体中数据的使用：

// 1. void 表面函数名(Input IN, inout SurfaceOutput o)
// 2. void 表面函数名(Input IN, inout SurfaceOutputStandard o)
// 3. void 表面函数名(Input IN, inout SurfaceOutputStandardSpecular o)
void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o)
{
    // 我们在 Input 结构体中声明了 uv_MainTex，就可以直接使用  
    // 只要满足命名规则，如视角方向、世界空间下的位置等也可以直接使用  
    // Unity 已经帮我们转换好了
    fixed4 tex = tex2D(_MainTex, IN.uv_MainTex);
    o.Albedo = tex.rgb * _Color;
    o.Alpha = tex.a * _Color.a;
    
    // 乘以凹凸程度的系数
    float3 tangentNormal = UnpackNormal(tex2D(_BumpMap, IN.uv_BumpMap));
    tangentNormal.xy *= _BumpScale;
    tangentNormal.z = sqrt(1.0 - saturate(dot(tangentNormal.xy, tangentNormal.xy)));
    o.Normal = tangentNormal;
}

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11.2 知识点代码

Lesson11_Shader.shader

Shader "Custom/Lesson11_Shader"
{
    Properties
    {
        _Color ("Color", Color) = (1,1,1,1)
        _MainTex ("Albedo (RGB)", 2D) = "white" {}
        _BumpMap("BumpMap", 2D) = "white"{}
        _BumpScale("BumpScale", Range(0,1)) = 1
    }
    SubShader
    {
        Tags { "RenderType"="Opaque" }

        CGPROGRAM
        //vertex:FunVertex finalcolor:FunFinalcolor 
        #pragma surface surf Lambert
        #pragma target 3.0

        sampler2D _MainTex;
        sampler2D _BumpMap;
        float _BumpScale;//凹凸程度
        fixed4 _Color;

        struct Input
        {
            //1.uv相关
            //规则：uv纹理变量名 若存在次纹理坐标，也可以用uv2作为前缀
            float2 uv_MainTex;
            float2 uv_BumpMap;
            
            //2.视角方向（可以用于处理边缘光照等）
            float3 viewDir;
            
            //3.屏幕空间坐标（可以用于处理反射或屏幕特效等）
            float4 screenPos;
            
            //4.世界空间下的位置
            float3 worldPos;
            
            //5.世界空间下的反射方向，没有修改o.Normal时
            //如果修改了表面法线 o.Normal
            //在表面函数中，需要使用 WorldReflectionVector(IN, o.Normal) 来得到世界空间下的反射方向
            float3 worldRefl;
            
            //6.世界空间下的法线方向，没有修改o.Normal时
            //如果修改了表面法线 o.Normal
            //在表面函数中，需要使用 WorldNormalVector(IN, o.Normal) 来得到世界空间下的法线方向
            float3 worldNormal;
            
            //7.使用COLOR语义定义的float4变量，表示插值后的逐顶点颜色
            float4 vertexColor:COLOR;
        };

        //1. void 表面函数名(Input IN, inout SurfaceOutput o)
        //2. void 表面函数名(Input IN, inout SurfaceOutputStandard o)
        //3. void 表面函数名(Input IN, inout SurfaceOutputStandardSpecular o)
        void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o)
        {
            // 我们在Input结构体中声明了uv_MainTex
            // 就可以.出来直接使用
            // 只要满足命名规则 像视角方向 世界空间下的位置 也可以直接使用
            // Unity已经帮我们转换好了
            fixed4 tex = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex);
            o.Albedo = tex.rgb * _Color;
            o.Alpha = tex.a * _Color.a;
            
            //乘以凹凸程度的系数
            float3 tangentNormal = UnpackNormal(tex2D(_BumpMap, IN.uv_BumpMap));
            tangentNormal.xy *= _BumpScale;
            tangentNormal.z = sqrt(1.0 - saturate(dot(tangentNormal.xy, tangentNormal.xy)));
            o.Normal = tangentNormal;
        }

        void FunVertex(inout appdata_full v)
        {
            //处理顶点逻辑
            
        }

        void FunFinalcolor(Input IN, SurfaceOutput o, inout fixed4 color)
        {
            //对最终处理完的颜色 再次进行额外处理
        }

        //不依赖视角的光照模型，比如漫反射
        //half4 Lighting自定义名字 (SurfaceOutput s, half3 lightDir, half atten)
        //依赖视角的光照模型，比如高光反射
        //half4 Lighting自定义名字 (SurfaceOutput s, half3 lightDir, half3 viewDir, half atten)
        //然后只需要在光照模型处填写 自定义名字 即可
        //就会自动调用函数中的逻辑来处理光照相关逻辑了
        half4 LightingMyLight (SurfaceOutput s, half3 lightDir, half3 viewDir, half atten)
        {

        }

        ENDCG
    }
    FallBack "Diffuse"
}

Lesson11_表面着色器_输入结构体.cs

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class Lesson11_表面着色器_输入结构体 : MonoBehaviour
{
    void Start()
    {
        #region 知识点一 表面着色器中的输入结构体指什么

        //我们上节课主要学习了编译指令
        //#pragma surface 表面函数名 光照模型 可选额外参数
        //其中在讲解表面函数名时提到，需要按规则声明函数
        //函数的参数有三种固定格式
        //1. void 表面函数名(Input IN, inout SurfaceOutput o)
        //2. void 表面函数名(Input IN, inout SurfaceOutputStandard o)
        //3. void 表面函数名(Input IN, inout SurfaceOutputStandardSpecular o)
        //而其中的这个Input结构体，就是我们的输入结构体
        //它是由我们自己声明的，是数据的来源，我们需要用到这些数据进行逻辑处理

        #endregion

        #region 知识点二 输入结构体中我们能声明哪些成员

        //Input结构体虽然是需要我们自己声明的结构体
        //但是我们只要在其中按照规定声明成员变量，便能获取到指定的表面属性
        //注意：
        //1.如果我们在可选额外参数中自定义了顶点修改函数，该结构体还会是顶点修改函数的输出结构体
        //2.除了规范好的参数，我们还可以自己添加自定义参数，比如在自定义顶点修改函数中进行赋值
        //3.在顶点/片元着色器中，这些参数往往需要我们手动计算，而在表面着色器中你可以理解为Unity内部已经
        //  帮助我们计算好了，直接拿来用即可

        #endregion
    }
}

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