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

本系列主要参考《Unity Shaders and Effects Cookbook》一书（感谢原书作者），同时会加上一点个人理解或拓展。

这里是本书所有的插图。这里是本书所需的代码和资源（当然你也可以从官网下载）。

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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语言可以使用这两种不同的API，而不需要考虑平台问题。当然，这里面还有很多平台相关的性能问题。Unity允许在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可以让我们重用代码，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、更方便地修改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，它为我们节省了很多代码量，其中很重要的原因就是它在背后为我们做了很多工作。我们可以在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。如果没有它们，我们的Shader编写起来会变得更加费劲。

你可以在这个链接里找到Unity提供的一些信息。

下面通过使用UnityCG.cginc文件里面的辅助函数，来正式开始理解内置的CgInclude文件。

准备工作

1. 创建一个新的场景和一个球体，添加一个平行光。
2. 创建一个新的Shader和Material，可以命名为HelperFunctionShader。
3. 把Shader赋给Material，把Material赋给球体。
4. 最后，打开UnityCG.cginc文件，以便我们可以查看这些辅助函数的具体实现。

实现

1. 在Properties块中添加下面新属性。我们需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里面添加上述新属性的引用：
   

   		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，修改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，就可以得到下面的效果（从左到右去色值分别对应0.0，0.5，1.0）：

解释

我们通过使用内置的辅助函数Luminance()，来快速得到一个去色效果，或者说是实现了Shader的灰度化。这些都是因为UnityCG.cginc文件自动为我们的Shader包含了相关代码。

如果你搜索UnityCG.cginc文件，你可以找到如下代码：

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

由于Unity会自动编译这些代码，因此我们可以直接在Shader中使用这些函数。

而另一个函数lerp()，是Cg的一个函数，官网里有详细的函数说明。

细心的话，你可以在CGInclude文件夹下找到另一个文件——Lighting.cginc（代码不多）。这个文件里面包含了所有我们在类似#pragma surface surf Lambert这样的声明里使用的光照模型。