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 に対し、メッシュ の頂点データは頂点シェーダー関数への入力で渡されます。それぞれの入力には特定の セマンティック が必要です。例えば POSITION の入力は頂点の位置、そして NORMAL の入力は頂点法線のデータです。
しばしば、頂点のデータ入力は 1 つずつ記述されず、構造体で宣言されます。よく使用される頂点構造体は、 UnityCG.cginc include ファイル で定義され、たいてい、それを使えば十分です。それらの構造体は以下の通りです。
-
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 = UnityObjectToClipPos(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
}
}
}
さまざまな頂点データにアクセスするには、頂点の構造体を自身で宣言するか、頂点シェーダーに入力パラメーターを加える必要があります。頂点のデータは Cg/HLSL セマンティック によって識別されます。そして、以下のリストに準ずる必要があります。
-
POSITIONは頂点位置、一般的にはfloat3かfloat4です。 -
NORMALは頂点法線で、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。
メッシュデータが、頂点シェーダー入力で必要とされるよりも少ない数の要素しか持たない場合、デフォルトで 1 に設定されている .w 要素を除いて残りの部分をゼロで埋めます。例えば、メッシュテクスチャ座標は、しばしば、x と y コンポーネントしか持たない 2D ベクトルです。頂点シェーダーが TEXCOORD0 セマンティックで float4 の入力を宣言する場合、その頂点シェーダーによって受け取る値には (x,y,0,1) が含まれます。
例
UV の表示
次のシェーダーの例は、(構造体 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
#include "UnityCG.cginc"
// 頂点の入力: 位置、 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 = UnityObjectToClipPos(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
#include "UnityCG.cginc"
// 頂点の入力: 位置、 2つ目の 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 = UnityObjectToClipPos(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、(構造体 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
#include "UnityCG.cginc"
// 頂点の入力: 位置、 色
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 = UnityObjectToClipPos(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、(構造体 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
#include "UnityCG.cginc"
// 頂点の入力: 位置、 法線
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 = UnityObjectToClipPos(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、(構造体 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
#include "UnityCG.cginc"
// 頂点の入力: 位置、 接線
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 = UnityObjectToClipPos(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
#include "UnityCG.cginc"
//頂点の入力: 位置、法線、接線
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 = UnityObjectToClipPos(v.vertex );
// bitangent を計算
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
}
}
}
