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Unity Shader : _Time实例_unity shader _time

作者：从前慢现在也慢 | 2024-02-18 13:31:28

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unity shader _time

在日常shader的开发中，经常碰到需要实现动态的shader效果，而unity中提供了_Time变量来供开发者使用 

_Time 是用来驱动shader内部的动画的变量。我们可以用它来计算时间的变换。基于此可以在shader中实现各种动画效果。
官方提供了下面几个变量供我们使用

  1. //t是自该场景加载开始所经过的时间，4个分量分别是 (t/20, t, t*2, t*3)
  2. _Time   float4  time (t/20, t, t*2, t*3),   
  3. //t 是时间的正弦值，4个分量分别是 (t/8, t/4, t/2, t)
  4. _SinTime    float4  Sine of time: (t/8, t/4, t/2, t).
  5. //t 是时间的余弦值，4个分量分别是 (t/8, t/4, t/2, t)
  6. _CosTime    float4  Cosine of time: (t/8, t/4, t/2, t).
  7. //dt 是时间增量，4个分量的值分别是(dt, 1/dt, smoothDt, 1/smoothDt)
  8. nity_DeltaTime  float4  Delta time: (dt, 1/dt, smoothDt, 1/smoothDt).

fixed x= Speed * _Time 等价于 fixed x= Speed * _Time.x;

_Time各个分量的值如下：

_Time.x = time / 20
_Time.y = time
_Time.z = time * 2
_Time.w = time * 3

_SinTime.w 等价于 sin(_Time.y)

下面的代码实现了Sphere的定点x值依赖于y的坐标和物体uv坐标随时间变化，这样可以实现物体形态左右变化及移动的效果

  1. Shader "Unlit/Test_14"
  2. {
  3.     Properties
  4.     {
  5.         _MainTex ("Texture", 2D) = "red" {}
  6.         _CutOutThresh("CutOutThresh",Range(0.0,1.0)) = 0.5
  7.         _Color("Color",Color) = (1,1,1,1)
  8.         _Distance("Distance",float) = 1
  9.         _Speed("Speed",float) = 1
  10.     }
  11.     SubShader
  12.     {
  13.         Tags { "RenderType"="Opaque" }
  14.         LOD 100
  15.  
  16.         Pass
  17.         {
  18.             CGPROGRAM
  19.             #pragma vertex vert
  20.             #pragma fragment frag
  21.             
  22.             #include "UnityCG.cginc"
  23.  
  24.             struct appdata
  25.             {
  26.                 float4 vertex : POSITION;
  27.                 float2 uv : TEXCOORD0;
  28.             };
  29.  
  30.             struct v2f
  31.             {
  32.                 float2 uv : TEXCOORD0;
  33.                 float4 vertex : SV_POSITION;
  34.             };
  35.  
  36.             sampler2D _MainTex;
  37.             float4 _MainTex_ST;
  38.             float _CutOutThresh;
  39.             float4 _Color;
  40.             float _Distance;
  41.             float _Speed;
  42.             v2f vert (appdata v)
  43.             {
  44.                 v2f o;
  45.                 v.vertex.x += sin(_Time.y * _Speed + v.vertex.y * 0.5) * _Speed;
  46.                 o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
  47.                 o.uv = TRANSFORM_TEX(v.uv, _MainTex);
  48.                 return o;
  49.             }
  50.             
  51.             fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
  52.             {
  53.                 // sample the texture
  54.                 fixed4 col = tex2D(_MainTex, i.uv) + _Color;
  55.                 clip(col.r - _CutOutThresh);
  56.                 return col;
  57.             }
  58.             ENDCG
  59.         }
  60.     }
  61. }

 

下面的代码实现了Sphere的定点 y值 依赖于 x的坐标随时间变化，这样可以实现类似波浪的效果

  1. Shader "Unlit/Test_16"
  2. {
  3. 	Properties
  4. 	{
  5. 		_MainTex ("Texture", 2D) = "red" {}
  6. 	}
  7. 	SubShader
  8. 	{
  9. 		Tags { "RenderType"="Opaque" }
  10. 		LOD 100
  11.  
  12. 		Pass
  13. 		{
  14. 			CGPROGRAM
  15. 			#pragma vertex vert
  16. 			#pragma fragment frag
  17. 			
  18. 			#include "UnityCG.cginc"
  19.  
  20. 			struct appdata
  21. 			{
  22. 				float4 vertex : POSITION;
  23. 				float2 uv : TEXCOORD0;
  24. 			};
  25.  
  26. 			struct v2f
  27. 			{
  28. 				float2 uv : TEXCOORD0;
  29. 				float4 vertex : SV_POSITION;
  30. 			};
  31.  
  32. 			sampler2D _MainTex;
  33. 			float4 _MainTex_ST;
  34. 			
  35. 			v2f vert (appdata v)
  36. 			{
  37. 				v2f o;
  38. 				v.vertex.y = sin(v.vertex.x + _Time.y); //+=为3Dobject，直接=为2Dobject
  39. 				o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
  40. 				o.uv = v.uv;
  41. 				return o;
  42. 			}
  43. 			
  44. 			fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
  45. 			{
  46. 				// sample the texture
  47. 				fixed4 col = tex2D(_MainTex, i.uv);
  48. 				return col;
  49. 			}
  50. 			ENDCG
  51. 		}
  52. 	}
  53. }

 

下面的代码实现了Cylinder的棋盘格颜色坐标和背景贴图随时间变化，这样可以实现动态贴图动画和动态棋盘格的效果

  1. Shader "Unlit/Test_8"
  2. {
  3.     Properties
  4.     {
  5.         _Density("Density", Range(2,50)) = 30  // 控制密集程度
  6.         _AnotherTex("AnotherTex",2D) = "white"{}
  7.         _MainTex("Texture", 2D) = "white" {}
  8.     }
  9.     SubShader
  10.     {
  11.         Tags { "RenderType"="Opaque" }
  12.         LOD 100
  13.  
  14.         Pass
  15.         {
  16.             CGPROGRAM
  17.             #pragma vertex vert
  18.             #pragma fragment frag
  19.             // make fog work
  20.             
  21.             #include "UnityCG.cginc"
  22.  
  23.             float _Density;   
  24.             sampler2D _AnotherTex;
  25.             sampler2D _MainTex;      
  26.             //声明最好在其通道内方法函数最前面声明，不然获取不到
  27.  
  28.  
  29.             struct v2f
  30.             {
  31.                 float2 uv : TEXCOORD0;
  32.                 float4 vertex : SV_POSITION;
  33.             };
  34.  
  35.             
  36.             
  37.             v2f vert(float4 pos : POSITION, float2 uv : TEXCOORD0)
  38.             {
  39.                 v2f o;
  40.                 o.vertex = UnityObjectToClipPos(pos);
  41.                 o.uv = uv * _Density; //网格uv与面积相乘
  42.                 return o;
  43.             }
  44.             
  45.  
  46.             fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
  47.             {
  48.                 float2 uvOffset = float2(0,0);
  49.                 uvOffset.x = _Time.y * 1;
  50.                 uvOffset.y = _Time.y * 1;
  51.                 fixed4 another_color = tex2D(_AnotherTex, i.uv + uvOffset);//通过_Time.y动态改变anothertex的uv坐标实现动态贴图效果
  52.                 float2 c = i.uv;
  53.                 c = floor(c) / _Time.x; //片元着色器使用floor函数获取输入坐标的整数部分，并将其除以_Time.x实现动态坐标
  54.                 float checker = frac(c.x + c.y) * _Time.x;// 函数 frac 来获取小数部分。结果只能是 0.0 或 0.5。然后，我们将它乘以 2 使其为 0.0 或 1.0，并输出为颜色（这分别产生黑色或白色）,并将其乘以_Time.x实现动态颜色变化
  55.                 fixed4 col = tex2D(_MainTex, checker) + another_color;
  56.                 return col;
  57.             }
  58.             ENDCG
  59.         }
  60.     }
  61. }

UnityshaderDemo

（视频中可以看到棋盘格的颜色变化和纹理的变化是有规律的） 

下面的代码实现了金鱼的水中光景纹理贴图变化，这样可以实现模拟金鱼在水中时的效果

  1. Shader "Unlit/Test_13"
  2. {
  3. 	Properties
  4. 	{
  5. 		_MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
  6. 		_SubTex("Texture", 2D) = "white" {} //水中光景纹理贴图
  7. 	}
  8. 	SubShader
  9. 	{
  10. 		Tags { "RenderType"="Opaque" }
  11. 		LOD 100
  12.  
  13. 		Pass
  14. 		{
  15. 			CGPROGRAM
  16. 			#pragma vertex vert
  17. 			#pragma fragment frag
  18. 			
  19. 			#include "UnityCG.cginc"
  20.  
  21. 			struct appdata
  22. 			{
  23. 				float4 vertex : POSITION;
  24. 				float2 uv : TEXCOORD0;
  25. 			};
  26.  
  27. 			struct v2f
  28. 			{
  29. 				float2 uv : TEXCOORD0;
  30. 				float4 vertex : SV_POSITION;
  31. 			};
  32.  
  33. 			sampler2D _SubTex;
  34. 			sampler2D _MainTex;
  35. 			float4 _MainTex_ST;
  36. 			
  37. 			v2f vert (appdata v)
  38. 			{
  39. 				v2f o;
  40. 				o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
  41. 				o.uv = TRANSFORM_TEX(v.uv, _MainTex);
  42. 				return o;
  43. 			}
  44. 			
  45. 			fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
  46. 			{
  47. 				float2 uv_offset = float2(0,0);
  48. 				uv_offset.x = _Time.y * 0.15;
  49. 				uv_offset.y = _Time.y * 0.15; 
  50. 				fixed4 light_color = tex2D(_SubTex, i.uv + uv_offset);//通过_Time.y动态改变subtex的uv坐标实现动态贴图效果
  51. 				fixed4 col = tex2D(_MainTex, i.uv) + light_color;//添加赋值给col
  52. 				return col;
  53. 			}
  54. 			ENDCG
  55. 		}
  56. 	}
  57. }

UnityShaderDemo

下面的代码实现了Sphere的像素纹理变化，这样可以实现另一种动态棋盘格的效果

  1. Shader "Unlit/Test_11"
  2. {
  3. 	Properties
  4. 	{
  5. 		_MainTex ("Texture", 2D) = "red" {}
  6. 	}
  7. 	SubShader
  8. 	{
  9. 		Tags { "RenderType"="Opaque" }
  10. 		LOD 100
  11.  
  12. 		Pass
  13. 		{
  14. 			CGPROGRAM
  15. 			#pragma vertex vert
  16. 			#pragma fragment frag
  17. 			
  18. 			#include "UnityCG.cginc"
  19.  
  20. 			struct appdata
  21. 			{
  22. 				float4 vertex : POSITION;
  23. 				float2 uv : TEXCOORD0;
  24. 			};
  25.  
  26. 			struct v2f
  27. 			{
  28. 				float2 uv : TEXCOORD0;
  29. 			
  30. 			};
  31.  
  32. 			sampler2D _MainTex;
  33. 			float4 _MainTex_ST;
  34. 			
  35. 			v2f vert (float4 vertex : POSITION,
  36. 				float2 uv : TEXCOORD,
  37. 				out float4 outpos : SV_POSITION)//裁剪空间位置输出，使用像素位置语义将导致难以让裁剪空间位置 (SV_POSITION) 和 VPOS 处于相同的顶点到片元结构中。因此顶点着色器应将裁剪空间位置输出为单独的“out”变量
  38. 			{
  39. 				v2f o;
  40. 				o.uv = uv;
  41. 				outpos = UnityObjectToClipPos(vertex);
  42. 				return o;
  43.  
  44. 			}
  45. 			
  46. 			fixed4 frag (v2f i,UNITY_VPOS_TYPE screenPos : VPOS) : SV_Target //VPOS屏幕空间像素位置语义
  47. 			{
  48.  
  49. 				screenPos.xy = floor(screenPos.xy * _Time.y) * 0.5;//用floor函数求screenPos的整数坐标并同时乘以_Time.y实现动态坐标
  50. 				float checker = -frac(screenPos.r + screenPos.g);// 函数 frac 来获取小数部分为负,实现一个跳过渲染的4*4像素块的棋盘格形态，并将其乘以_Time.x实现动态变化
  51. 				clip(checker);//checker值为负，如果checker值为负，则clip HLSL指令停止渲染像素
  52. 				fixed4 c = tex2D(_MainTex, i.uv);//对于剩下保留的像素读取其纹理进行输入
  53. 				return c;
  54. 			}
  55. 			ENDCG
  56. 		}
  57. 	}
  58. }

UnityShaderDemo

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