【Unity Shader】顶点着色器（Vertex Shader）的概念及其使用示例_顶点shader范例

在Unity和图形编程中，顶点着色器（Vertex Shader）是一种在渲染管线的非常早期阶段运行的Shader类型。它的主要任务是处理3D模型的顶点数据，执行变换以将顶点从模型空间转换到裁剪空间，同时可能还会进行其他顶点级别的计算。

Vertex Shader的概念：

• 顶点处理：顶点着色器处理每个顶点的数据，包括位置、法线、切线、纹理坐标等。
• 坐标变换：顶点着色器负责将顶点坐标从模型空间（局部空间）转换到世界空间，然后到观察空间（相机空间），最后到裁剪空间。
• 光照和材质属性：顶点着色器可以计算光照和材质属性，这些属性可以传递到片元着色器进行进一步处理。
• 顶点动画：顶点着色器也可以用来实现顶点动画效果，如形变和骨骼动画。

顶点着色器的用法：

1. 变换顶点坐标：将3D模型的顶点坐标转换到适合渲染的坐标空间。
2. 计算光照：在某些情况下，顶点着色器可以计算简单的光照效果。
3. 生成纹理坐标：计算和变换纹理坐标，以便在片元着色器中使用。
4. 实现特殊效果：如实现顶点级别的动画或形变效果。

代码示例：

以下是一个简单的Unity Shader代码示例，展示了一个基础的顶点着色器：

Shader "Custom/SimpleVertexShader" {
    SubShader {
        Tags { "RenderType"="Opaque" }
        LOD 100
 
        Pass {
            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag
            #include "UnityCG.cginc"
 
            struct appdata {
                float4 vertex : POSITION;
                float3 normal : NORMAL;
                float2 uv : TEXCOORD0;
            };
 
            struct v2f {
                float4 pos : SV_POSITION;
                float2 uv : TEXCOORD0;
            };
 
            v2f vert (appdata v) {
                v2f o;
                // 将顶点坐标转换到裁剪空间
                o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
                // 传递纹理坐标到片元着色器
                o.uv = v.uv;
                return o;
            }
 
            fixed4 frag (v2f i) : SV_Target {
                // 简单的片元着色，使用传递的纹理坐标
                // 这里只是一个示例，实际中可能会使用纹理采样
                return fixed4(i.uv, 0, 0);
            }
            ENDCG
        }
    }
    FallBack "Diffuse"
}

在这个Shader中，我们定义了一个简单的渲染管线，包含一个顶点着色器和一个片元着色器。在顶点着色器vert中，我们将顶点坐标从模型空间转换到裁剪空间，并传递了纹理坐标到片元着色器。

片元着色器frag接收顶点着色器传递的数据，并简单地将纹理坐标作为颜色值返回。这个示例仅用于演示顶点着色器的基本用法，实际应用中通常会更复杂，包括纹理采样、光照计算等。

请注意，Shader编写需要对HLSL和Unity的Shader编写规范有一定的了解。此外，Shader的性能和效果很大程度上取决于GPU的能力和Shader代码的优化。