【Unity Shaders】使用CgInclude让你的Shader模块化——Unity内置的CgInclude文件

本系列主要參考《Unity Shaders and Effects Cookbook》一书（感谢原书作者），同一时候会加上一点个人理解或拓展。

这里是本书全部的插图。

这里是本书所需的代码和资源（当然你也能够从官网下载）。

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写在前面

啦啦啦，又开了新的一章。。。为什么会讲CgInclude呢？什么又是Cg呢？呜，按我的理解就是Cg是Shader语言里面的跨平台语言。众所周知，GLSL语言是工作在OpenGL接口上的，而HLSL语言是工作在DirectX接口上的。而Cg语言能够使用这两种不同的API，而不须要考虑平台问题。当然，这里面还有非常多平台相关的性能问题。

Unity同意在Shader中嵌套Cg代码片段，然后会再编译成OpenGL、DirectX、Flash等。以便让我们的Shader工作在不同的平台上。而使用CgInclude能够让我们重用代码，实现Shader的模块化。

实际上，我们之前在不知不觉中就使用过一系列Unity内置的CgInclude来编写Surface Shader。

还记得Lambert、BlingPhony光照函数吗？这就是使用了Unity提前为我们编写好的Cg片段。

理解并编写我们自己的CgInclude文件。有助于我们更快、更方便地改动Shader。

而在编写自己的文件之前，我们先来学习下Unity为我们提供了哪些内置的光照模型、函数和状态变量。

Surface Shader是Unity的骄傲，它为我们节省了非常多代码量，当中非常重要的原因就是它在背后为我们做了非常多工作。我们能够在Editor/Data/CGIncludes（MAC下是Content/CGIncludes）下找到这些代码。这些文件有的负责阴影和光照。有的则是一些辅助函数，还有一些负责平台依赖。假设没有它们，我们的Shader编写起来会变得更加费劲。

你能够在这个链接里找到Unity提供的一些信息。

以下通过使用UnityCG.cginc文件中面的辅助函数，来正式開始理解内置的CgInclude文件。

准备工作

1. 创建一个新的场景和一个球体，加入一个平行光。
2. 创建一个新的Shader和Material，能够命名为HelperFunctionShader。
3. 把Shader赋给Material，把Material赋给球体。
4. 最后，打开UnityCG.cginc文件。以便我们能够查看这些辅助函数的具体实现。

实现

1. 在Properties块中加入以下新属性。我们须要一张纹理以及一个控制去色滑动条：
   

   	Properties {
   		_MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" {}
   		_DesatValue ("Desaturate", Range(0, 1)) = 0.5
   	}

   
   
2. 在CGPROGRAM里面加入上述新属性的引用：
   

   		sampler2D _MainTex;
   		fixed _DesatValue;

   
   注意：fixed类型的范围是-2.0到+2.0。精度是1/256，超过了就不行了哦！
   
   
3. 最后，改动surf函数。它里面使用了一个我们之前没有见过的函数——lerp和Luminance。Luminance函数是在UnityCG.cginc里面定义的。而lerp是Cg的一个函数。
   

   		void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o) {
   			half4 c = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex);
   			
   			o.Albedo = lerp(c.rgb, Luminance(c.rgb), _DesatValue);
   			o.Alpha = c.a;
   		}

最后，通过改变去色滑动条的大小。就能够得到以下的效果（从左到右去色值分别相应0.0，0.5，1.0）：

解释

我们通过使用内置的辅助函数Luminance()，来高速得到一个去色效果，或者说是实现了Shader的灰度化。这些都是由于UnityCG.cginc文件自己主动为我们的Shader包括了相关代码。

假设你搜索UnityCG.cginc文件，你能够找到例如以下代码：

// Converts color to luminance (grayscale)
inline fixed Luminance( fixed3 c )
{
	return dot( c, fixed3(0.22, 0.707, 0.071) );
}

由于Unity会自己主动编译这些代码，因此我们能够直接在Shader中使用这些函数。

而还有一个函数lerp()，是Cg的一个函数。官网里有具体的函数说明。

细心的话，你能够在CGInclude目录下找到还有一个文件——Lighting.cginc（代码不多）。这个文件中面包括了全部我们在相似#pragma surface surf Lambert这种声明里使用的光照模型。