頂点プログラムへ頂点データの流し込み
Cg/HLSL 頂点プログラム のために、メッシュ 頂点データは頂点シェーダー関数に入力データとして渡されます。各入力には、それを指定するセマンティクス が必要です。例えば、入力データ POSITION は頂点位置、NORMAL は頂点法線ベクトル、など。
頂点データの流し込みは、1つずつデータを渡す代わりに、しばしば 1つの構造体として宣言されます。一般的に使用される頂点構造体は、UnityCG.cginc の include ファイル で定義され、たいていそれだけで十分です。構造体には以下のものがあります。
-
appdata_base: 位置、法線および 1 つのテクスチャ座標で構成されます。 -
appdata_tan: 位置、接線、法線および 1 つのテクスチャ座標で構成されます。 -
appdata_full: 位置、接線、法線、4 つのテクスチャ座標および色で構成されています。
例: このシェーダーは、その法線に基づいて、メッシュに色を付け、頂点プログラム入力として、appdata_base を使用します。
Shader "VertexInputSimple" {
SubShader {
Pass {
CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
#include "UnityCG.cginc"
struct v2f {
float4 pos : SV_POSITION;
fixed4 color : COLOR;
};
v2f vert (appdata_base v)
{
v2f o;
o.pos = mul (UNITY_MATRIX_MVP, v.vertex);
o.color.xyz = v.normal * 0.5 + 0.5;
o.color.w = 1.0;
return o;
}
fixed4 frag (v2f i) : SV_Target { return i.color; }
ENDCG
}
}
}
異なる頂点データにアクセスしたい場合、頂点の構造体を自分で宣言するか、または、入力パラメーターを頂点シェーダーに加える必要があります。頂点データは Cg/HLSL セマンティクス によって特定され、以下のリストに挙げられているものの １つです。
-
POSITIONは頂点位置、一般的にはfloat3かfloat4です。 -
NORMALは通常の頂点で、一般的にはfloat3です。 -
TEXCOORD0は、第 1 の UV 座標で、一般的に、float2,float3,float4です。 -
TEXCOORD1,TEXCOORD2,TEXCOORD3は、それぞれ第 2、第 3、第 4 の UV 座標です。 -
TANGENTは、（ノーマルマッピングで使用される）接線ベクトルで、一般的には、float4です。 -
COLORは、頂点ごとの色で、一般的には、float4です。
頂点シェーダーへの流し込みで、メッシュデータのコンポーネントにデータがない場合、デフォルトが 1 の .w コンポーネントを除き、残りには 0 が入力されます。例えば、メッシュテクスチャ座標はたいてい x と y コンポーネントだけの 2D ベクトルです。頂点シェーダーが float4 を宣言し TEXCOORD0 セマンティクスがある場合、頂点シェーダーは (x,y,0,1) の値を受け取ります。
例
UV の表示
次のシェーダーの例は、(構造 appdata で定義された) 頂点シェーダー入力として、頂点位置と 1 つ目のテクスチャ座標を使用します。このシェーダーは、メッシュの UV 座標をデバッグするのに非常に便利です。
Shader "Debug/UV 1" {
SubShader {
Pass {
CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
// vertex input: position, UV
struct appdata {
float4 vertex : POSITION;
float4 texcoord : TEXCOORD0;
};
struct v2f {
float4 pos : SV_POSITION;
float4 uv : TEXCOORD0;
};
v2f vert (appdata v) {
v2f o;
o.pos = mul( UNITY_MATRIX_MVP, v.vertex );
o.uv = float4( v.texcoord.xy, 0, 0 );
return o;
}
half4 frag( v2f i ) : SV_Target {
half4 c = frac( i.uv );
if (any(saturate(i.uv) - i.uv))
c.b = 0.5;
return c;
}
ENDCG
}
}
}
ここでは、UV 座標は、赤色と緑色で表示され、0 〜 1 の範囲外にある座標には、さらに青色が適用されます。
同様に、このシェーダーは、モデルの 2 つ目の UV を表示します。
Shader "Debug/UV 2" {
SubShader {
Pass {
CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
// vertex input: position, second UV
struct appdata {
float4 vertex : POSITION;
float4 texcoord1 : TEXCOORD1;
};
struct v2f {
float4 pos : SV_POSITION;
float4 uv : TEXCOORD0;
};
v2f vert (appdata v) {
v2f o;
o.pos = mul( UNITY_MATRIX_MVP, v.vertex );
o.uv = float4( v.texcoord1.xy, 0, 0 );
return o;
}
half4 frag( v2f i ) : SV_Target {
half4 c = frac( i.uv );
if (any(saturate(i.uv) - i.uv))
c.b = 0.5;
return c;
}
ENDCG
}
}
}
頂点色の表示
次のシェーダーは、(構造 appdata で定義された) 頂点シェーダー入力として、頂点位置と頂点ごとの色を使用します。
Shader "Debug/Vertex color" {
SubShader {
Pass {
CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
// vertex input: position, color
struct appdata {
float4 vertex : POSITION;
fixed4 color : COLOR;
};
struct v2f {
float4 pos : SV_POSITION;
fixed4 color : COLOR;
};
v2f vert (appdata v) {
v2f o;
o.pos = mul( UNITY_MATRIX_MVP, v.vertex );
o.color = v.color;
return o;
}
fixed4 frag (v2f i) : SV_Target { return i.color; }
ENDCG
}
}
}
法線の表示
次のシェーダーは、(構造 appdata で定義された) 頂点シェーダー入力として、頂点位置と法線を使用します。法線の X、Y、Z 成分は、RGB 色として表示されます。法線成分は、–1 から 1 の範囲なので、法線をスケールおよびバイアスし、出力される色は –1 から 1 の範囲で表示可能です。
Shader "Debug/Normals" {
SubShader {
Pass {
CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
// vertex input: position, normal
struct appdata {
float4 vertex : POSITION;
float3 normal : NORMAL;
};
struct v2f {
float4 pos : SV_POSITION;
fixed4 color : COLOR;
};
v2f vert (appdata v) {
v2f o;
o.pos = mul( UNITY_MATRIX_MVP, v.vertex );
o.color.xyz = v.normal * 0.5 + 0.5;
o.color.w = 1.0;
return o;
}
fixed4 frag (v2f i) : SV_Target { return i.color; }
ENDCG
}
}
}
接線と従法線の表示
接線および従法線ベクトルは、法線マッピングに使用されます。Unity では、接線ベクトルは、頂点に格納され、従法線ベクトルは、法線および接線から派生します。
次のシェーダーは、(構造 appdata で定義された) 頂点シェーダー入力として、頂点位置と接線を使用します。接線の X、Y、Z 成分は、R、G、B 色として表示されます。法線成分は、–1 から 1 の範囲なので、それらを –1 から 1 の範囲でスケールおよびバイアスし、出力される色は –1 から 1 の範囲で表示可能です。
Shader "Debug/Tangents" {
SubShader {
Pass {
CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
// vertex input: position, tangent
struct appdata {
float4 vertex : POSITION;
float4 tangent : TANGENT;
};
struct v2f {
float4 pos : SV_POSITION;
fixed4 color : COLOR;
};
v2f vert (appdata v) {
v2f o;
o.pos = mul( UNITY_MATRIX_MVP, v.vertex );
o.color = v.tangent * 0.5 + 0.5;
return o;
}
fixed4 frag (v2f i) : SV_Target { return i.color; }
ENDCG
}
}
}
次のシェーダーでは、従接線が表示されています。頂点座標、法線そして接線の値が頂点入力として使われています。従接線(従法線とも呼ばれる)は 法線と接線の値から計算されています。表示可能な 0 から 1 の範囲でスケールおよびバイアスされる必要があります。
Shader "Debug/Bitangents" {
SubShader {
Pass {
Fog { Mode Off }
CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
// vertex input: position, normal, tangent
struct appdata {
float4 vertex : POSITION;
float3 normal : NORMAL;
float4 tangent : TANGENT;
};
struct v2f {
float4 pos : SV_POSITION;
float4 color : COLOR;
};
v2f vert (appdata v) {
v2f o;
o.pos = mul( UNITY_MATRIX_MVP, v.vertex );
// calculate bitangent
float3 bitangent = cross( v.normal, v.tangent.xyz ) * v.tangent.w;
o.color.xyz = bitangent * 0.5 + 0.5;
o.color.w = 1.0;
return o;
}
fixed4 frag (v2f i) : SV_Target { return i.color; }
ENDCG
}
}
}
