shader程序使用Cg/HLSL语言编写，为嵌入在pass内的代码片段，一般如下：
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| Pass {
// ... the usual pass state setup ...
CGPROGRAM
// compilation directives for this snippet, e.g.:
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
// the Cg/HLSL code itself
ENDCG
// ... the rest of pass setup ...
}
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Cg/HLSL片段
Cg/HLSL片段写在 CGPROGRAM 和 ENDCG 之间。
在片段开始可以通过提供的 #pragma 命令声明编译指令。Unity认可的指令有以下这些：
- #pragma vertex name - 以name为名字的 vertex shader 函数。
- #pragma fragment name - 以name为名字的 fragment shader 函数。
- #pragma geometry name - 以name为名字的 DX10 geometry shader 函数。使用这个指令，会默认打开 #pragma target 4.0。
- #pragma hull name - 以name为名字的 DX11 hull shader 函数。使用这个指令，会默认打开 #pragma target 5.0。
- #pragma domain name - 以name为名字的 DX11 domain sahder 函数。使用这个指令，会默认打开 #pragma target 5.0
其他编译指令：
- #pragma target name - 指定编译的 shader target。
- #pragma only_renderers space separated names - 只对指定的渲染器编译。
- #pragma exclude_renderers space separated names - 不编译指定的渲染器。
- #pragma multi_compile …_ - 用于multiple shader variants。
- #pragma enable_d3d11_debug_symbols - 对DirectX 11的shader编译生成debug信息，允许你使用VS Graphics debugger 调试shader。
每个代码片段至少要包含一个顶点程序和一个片段程序。因此 #pragma vertex 和 #pragma fragment 指令是必须的。
顶点和片断程序
当你使用顶点和片断程序(即可编程管线)时，显卡的大部分硬编码(固定功能管线)功能将关闭。
例如，使用一个顶点程序完全可以做到关闭标准的3D变换，灯光和纹理坐标的功能。类似的，使用一个片段程序可以替换任何纹理混合模式，而这些纹理混合模式都在在SetTexture命令中有定义，因此SetTexture命令是不需要的。
编写顶点/片断程序需要对3D转换、照明和坐标空间有透彻的了解。因为你要自己写出像OpenGL实现的固定功能一样的效果。另外，还可以实现内置功能以外自己需要的功能。
在ShaderLab中使用Cg/HLSL
ShaderLab中的shader通常使用Cg/HLSL编写。Cg和DX9的HLSL几乎一样，所以可以交换使用。
Shader代码写在“Cg/HLSL代码段“中。代码段会被编译为低级着色器集合，并且最终的着色器是包含在你的游戏数据文件内的。当你在Project View选中一个shader文件，Inspetor窗口会有个按钮可以查看编译后的着色器代码，可以帮助调试。Unity会自动编译Cg片段到相关平台。因为Cg/HLSL代码是通过Unity editor编译的，所以不能在运行时创建shader。
下面的例子演示了一个完整Cg程序的着色器，它的结果是颜色随着法线而变化：
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| Shader "Tutorial/Display Normals" {
SubShader {
Pass {
CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
#include "UnityCG.cginc"
struct v2f {
float4 pos : SV_POSITION;
fixed3 color : COLOR0;
};
v2f vert (appdata_base v)
{
v2f o;
o.pos = mul (UNITY_MATRIX_MVP, v.vertex);
o.color = v.normal * 0.5 + 0.5;
return o;
}
fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
{
return fixed4 (i.color, 1);
}
ENDCG
}
}
}
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这个着色器没有属性，有一个SubShader，包含一个pass。我们来分析一下这段Cg代码：
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| CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
// ...
ENDCG
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整个Cg片段写在CGPROGRAM与ENDCG关键字中间。开始编译的指令是 #pragma 给出，指定了顶点函数vert 和 片段函数frag。
这是普通的Cg代码，包含一个内置的文件。
UnityCg.cginc文件包含了常用的声明，所以可以使着色器简短。这里我们使用文件中定义的 appdata_base 结构体。
接下来我们定义了一个”vertex to fragment”结构，即v2f。定义了从顶点程序传递到片段程序的数据。我们传递了位置和颜色参数。颜色会在顶点程序中计算然后在片段程序中输出。
在顶点函数-vert中，我们计算顶点位置，然后将输入的法线输出为颜色：
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| o.color = v.normal * 0.5 + 0.5;
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法线的范围是[-1, 1]，而颜色范围是[0, 1]。所以通过上面计算调整。接下来定义一个片段程序，它只返回计算好的颜色：
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| return fixed4 (i.color, 1);
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到此，我们就分析完了这个着色器。虽然只是个简单的着色器，但很方便查看网格的法线。
在Cg/HLSL代码中使用shader属性
例子介绍
在Cg代码中使用着色器属性(shader properties)，你必须定义一个变量，变量的的名字和类型要与它相匹配。
这里有个完整的shader例子，用来显示通过颜色调整的贴图：
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| Shader "Tutorial/Textured Colored" {
Properties {
_Color ("Main Color", Color) = (1,1,1,0.5)
_MainTex ("Texture", 2D) = "white" { }
}
SubShader {
Pass {
CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
#include "UnityCG.cginc"
fixed4 _Color;
sampler2D _MainTex;
struct v2f {
float4 pos : SV_POSITION;
float2 uv : TEXCOORD0;
};
float4 _MainTex_ST;
v2f vert (appdata_base v)
{
v2f o;
o.pos = mul (UNITY_MATRIX_MVP, v.vertex);
o.uv = TRANSFORM_TEX (v.texcoord, _MainTex);
return o;
}
fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
{
fixed4 texcol = tex2D (_MainTex, i.uv);
return texcol * _Color;
}
ENDCG
}
}
}
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这个shader和上面的shader结构相同。在这个例子里，我们定义了两个属性，名字为 _Color 和 _MainTex。于是在Cg/HLSL代码中，我们也相应的定义了属性：
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| fixed4 _Color;
sampler2D _MainTex;
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这里的顶点程序使用UnityCG.cginc里的TRANSFORM_TEX，用来保证纹理(texture)正确的缩放和偏移。片断(fragment)程序只是对纹理(texture)进行采样然后乘以颜色值。
属性类型：
对于下面的shader属性：
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| _MyColor ("Some Color", Color) = (1,1,1,1)
_MyVector ("Some Vector", Vector) = (0,0,0,0)
_MyFloat ("My float", Float) = 0.5
_MyTexture ("Texture", 2D) = "white" {}
_MyCubemap ("Cubemap", CUBE) = "" {}
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Cg/HLSL代码中为了获取，需要定义为：
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| fixed4 _MyColor; //对于颜色通常低精度类型就足够了
float4 _MyVector;
float _MyFloat;
sampler2D _MyTexture;
samplerCUBE _MyCubemap;
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Cg/HLSL也可以接受uniform，但是没有必要：
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| uniform float4 _MyColor;
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ShaderLab的映射到Cg/HLSL的属性类型：
- Color 和 Vector 属性映射为 float4, half4 或 fixed4 变量。
- Range 和 Float 属性映射为 float, half 或 fixed 变量。
- Texture 属性。对于2Dtextures 为 sampler2D; Cubemaps 为 samplerCUBE; 3D textures 为 sampler3D.
特殊的贴图属性：
Texture tiling & offset：
对于贴图材质通常有Tiling 和 Offset数据块。在shader中，这个信息是通过一个名为{TextureName}_ST的float4属性传递：
x 是 X tiling； y 是 Y tiling； z 是 X offset； w 是 Y offset。
比如，一个贴图名为 _MainTex，那么它的tilling信息为一个_MainTex_ST的vector。
Texture size：
{TextureName}_TexelSize - 一个float4属性包含了贴图的size信息：
x 是 1.0/width； y 是 1.0/height； z 是 width； w 是 height
Texture HDR parameters：
{TextureName}_HDR - 一个float4属性，包含了怎样解码潜在的HDR贴图信息。
参考：
Writing vertex and fragment shaders
Shaders: Vertex and Fragment Programs
Accessing shader properties in Cg/HLSL
