Unity&Shader基础篇-常用函数的使用与案例_unity shader step

作者：不正经 | 2024-02-18 12:24:18

踩

unity shader step

一、前言

继前面的系列文章之后，本篇继续讲解Cg的常用函数的使用案例，帮助巩固Cg语言的基础知识。这些函数都可以在Cg的教程里The Cg Tutorial找到示例代码和函数意义。本文讲解几个常用的函数，分别有

1、Step(a,x):如果x<a返回0；如果x>或=a返回1

2、Clamp(x,a,a):如果x<a返回a；如果x>b返回b；如果在a和b之间就返回x

3、smoothstep(min,max,x):返回的值为–2*(( x – min )/( max – min ))3 +3*(( x – min )/( max – min ))2

4、lerp(a,b,f):线性插值函数，返回值为（1-f）*a+b*f

5、三角函数sin、cos

二、常用函数的使用实例

1、Step函数：在Unity中的Shader代码


Shader "Unlit/Chapter5-Step"
{
	Properties
	{
		_background("背景色",Color)=(0,0,0,0)
	}
	SubShader
	{
		// No culling or depth
		Cull Off ZWrite Off ZTest Always
 
		CGINCLUDE
		ENDCG
 
 
	Pass
	{
		CGPROGRAM
		#pragma vertex vert
		#pragma fragment frag
 
		#include "UnityCG.cginc"
		float4 _background;
 
	struct appdata
	{
		float4 vertex : POSITION;
		float2 uv : TEXCOORD0;
	};
 
	struct v2f
	{
		float2 uv : TEXCOORD0;
		float4 vertex : SV_POSITION;
	};
 
	v2f vert(appdata v)
	{
		v2f o;
		o.vertex = mul(UNITY_MATRIX_MVP, v.vertex);
		o.uv = v.uv;
		o.uv.y = 1 - o.uv.y;
		return o;
	}
 
	// Functions
	fixed4 frag(v2f i) : SV_Target
	{
		float2 r = 2.0*(i.uv - 0.5);
		//_ScreenParams是Unity内置的变量
		float aspectRatio = _ScreenParams.x / _ScreenParams.y;
		r.x *= aspectRatio;
 
		fixed3 pixel = _background.xyz;
		float edge, variable, ret;
 
		//将屏幕划分成五个部分
 
		//第一部分
		if (r.x < -0.6*aspectRatio)
		{
			variable = r.y;
			edge = 0.2;
			if (variable > edge)
			{
				ret = 1.0;
			}
			else
			{
				ret = 0;
			}
		}
		else if (r.x < -0.2*aspectRatio)
		{
			variable = r.y;
			edge = -0.2;
			//step(a,x):如果x<a结果返回0，反之返回1
			ret = step(edge, variable);
		}
		else if (r.x < 0.2*aspectRatio)
		{
			ret = 1.0 - step(0.5, r.y);
		}
		else if (r.x < 0.6*aspectRatio)
		{
			ret = 0.3 + 0.5*step(-0.4, r.y);
		}
		else
		{
			ret = step(-0.3, r.y) * (1.0 - step(0.2, r.y));
		}
		pixel = fixed3(ret, ret, ret);
		return fixed4(pixel, 1.0);
 
	}
 
 
		ENDCG
	}
	}
}

得到的效果图如图所示：

2、Clamp：在Unity中的代码如下：


Shader "Unlit/Chapter5-Clamp"
{
	Properties
	{
		_background("背景色",Color) = (0,0,0,0)
	}
		SubShader
	{
		// No culling or depth
		Cull Off ZWrite Off ZTest Always
 
		// 追加
		CGINCLUDE
		//定义宏
		#define PI 3.14159
		ENDCG
 
 
	Pass
	{
		CGPROGRAM
		#pragma vertex vert
		#pragma fragment frag
 
		#include "UnityCG.cginc"
 
		float4 _background;
 
	struct appdata
	{
		float4 vertex : POSITION;
		float2 uv : TEXCOORD0;
	};
 
	struct v2f
	{
		float2 uv : TEXCOORD0;
		float4 vertex : SV_POSITION;
	};
 
	v2f vert(appdata v)
	{
		v2f o;
		o.vertex = mul(UNITY_MATRIX_MVP, v.vertex);
		o.uv = v.uv;
		o.uv.y = 1 - o.uv.y;
		return o;
	}
 
	// Functions
	fixed4 frag(v2f i) : SV_Target
	{
		float2 r = 2.0*(i.uv - 0.5);
		//_ScreenParams是Unity内置的变量
		float aspectRatio = _ScreenParams.x / _ScreenParams.y;
		r.x *= aspectRatio;
 
		fixed3 pixel = _background.xyz;
		float edge, variable, ret;
 
		//第一部分
		if (i.uv.x < 0.25) { // part1
			ret = i.uv.y;
		}
		else if (i.uv.x < 0.5) { // part2
			float minVal = 0.3;
			float maxVal = 0.6;
			variable = i.uv.y;
			if (variable < minVal) {
				ret = minVal;
			}
			if (variable > minVal && variable < maxVal) {
				ret = variable;
			}
			if (variable > maxVal) {
				ret = maxVal;
			}
		}
		else if (i.uv.x < 0.75) { // part3
			float minVal = 0.6;
			float maxVal = 0.8;
			variable = i.uv.y;
			//clam(x,a,b)：x如果小于a返回a，如果大于b返回b，在a~b范围内返回x
			ret = clamp(variable, minVal, maxVal);
		}
		else { // part4
			float y = cos(5.0 * 2.0 * PI *i.uv.y);
			y = (y + 1.0)*0.5; // map [-1,1] to [0,1]
			ret = clamp(y, 0.2, 0.8);
		}
 
		pixel = fixed3(ret, ret, ret);
		return fixed4(pixel, 1.0);
 
	}
 
 
		ENDCG
	}
	}
}

效果图如图所示：

说明：对比1和2的图会明显发现，在使用Clamp处理的时候，边缘的颜色会有渐变的效果。

3、smoothstep：这个脚本只给出片段着色器部分，其他部分同2，代码如下：


fixed4 frag(v2f i) : SV_Target
	{
 
		fixed3 pixel = _background.xyz;
 
		float edge, variable, ret;
 
		if (i.uv.x < 1.0 / 5.0) { // part1
			edge = 0.5;
			ret = step(edge, i.uv.y);
		}
		else if (i.uv.x < 2.0 / 5.0) { // part2
			float edge0 = 0.45;
			float edge1 = 0.55;
			float t = (i.uv.y - edge0) / (edge1 - edge0);
			float t1 = clamp(t, 0.0, 1.0);
			ret = t1;
		}
		else if (i.uv.x < 3.0 / 5.0) { // part3
			float edge0 = 0.45;
			float edge1 = 0.55;
			float t = clamp((i.uv.y - edge0) / (edge1 - edge0), 0.0, 1.0);
			float t1 = 3.0*t*t - 2.0*t*t*t;
			ret = t1;
		}
		else if (i.uv.x < 4.0 / 5.0) { // part4
 
			//smoothstep(min,max,x)：x=-2*((x-min)/(max-min))^3+3*((x-min)/(max-min))^2，当x=min时返回0，当x=max时返回1
			ret = smoothstep(0.45, 0.55, i.uv.y);
		}
		else if (i.uv.x < 5.0 / 5.0) {
			float edge0 = 0.45;
			float edge1 = 0.55;
			float t = clamp((i.uv.y - edge0) / (edge1 - edge0), 0.0, 1.0);
			float t1 = t*t*t*(t*(t*6.0 - 15.0) + 10.0);
			ret = t1;
		}
 
 
		pixel = fixed3(ret, ret, ret);
		return fixed4(pixel, 1.0);
	}

声明：本文内容由网友自发贡献，不代表【wpsshop博客】立场，版权归原作者所有，本站不承担相应法律责任。如您发现有侵权的内容，请联系我们。转载请注明出处：https://www.wpsshop.cn/w/不正经/article/detail/107880