Unity - Shader - 内置

内置变量

_Time

_Time 是 Unity 自动传递给 Shader 的时间变量，它是一个 float4 类型（包含 4 个浮点数）。

_Time 的 4 个分量

分量	公式	用途	举例值（运行 5 秒后）
_Time.x	t / 20）	慢速动画	0.25
_Time.y	t	最常用，正常速度	5.0
_Time.z	t * 2	2 倍速动画	10.0
_Time.w	t * 3	3 倍速动画	15.0

为什么最常用_Time.y

因为它就是原始时间（秒），最直观！

内置方法

length()

length() 是 Shader 内置函数，用来计算向量的长度（也叫模或距离）。

数学原理

float2 v = float2(3, 4);
float len = length(v);

// 内部计算：
// len = √(x² + y²)
// len = √(3² + 4²)
// len = √(9 + 16)
// len = √25
// len = 5

为什么中心是(0, 0)而不是(0.5, 0.5)？
关键：坐标系变换！
回顾代码：

float2 centered = i.uv - 0.5;
这行代码改变了坐标系的原点！

📐 坐标系变换详解
原始 UV 坐标系（左下角是原点）

i.uv 的范围：

(0,1) ┌────────┬────────┐ (1,1)
      │        │        │
      │        │        │
      ├────────┼────────┤
      │        │        │
      │        │        │
(0,0) └────────┴────────┘ (1,0)
 ↑

原点在左下角

屏幕中心的坐标：i.uv = (0.5, 0.5)
减去 0.5 后（centered 坐标系，中心是原点）

centered = i.uv - 0.5;

(-0.5,0.5) ┌────────┬────────┐ (0.5,0.5)
           │        │        │
           │        │        │
(-0.5,0)   ├────────┼────────┤ (0.5,0)
           │        │  (0,0) │
           │        │   ↑    │
(-0.5,-0.5)└────────┴────────┘ (0.5,-0.5)
                    原点在中心！

屏幕中心的坐标：centered = (0, 0)

🧮 具体例子计算

例子 1：屏幕中心点

// 原始UV坐标
i.uv = (0.5, 0.5)

// 减去0.5
centered = (0.5 - 0.5, 0.5 - 0.5)
         = (0, 0)

// 计算距离
dist = length(centered)
     = length((0, 0))
     = √(0² + 0²)
     = √0
     = 0

所以中心点的距离是 0！ ✅
例子 2：屏幕右边中点

// 原始 UV 坐标（屏幕右边中点）
i.uv = (1.0, 0.5)

// 减去 0.5
centered = (1.0 - 0.5, 0.5 - 0.5)
= (0.5, 0)

// 计算距离
dist = length((0.5, 0))
= √(0.5² + 0²)
= √0.25
= 0.5

屏幕边缘距离中心 0.5 单位
例子 3：屏幕右上角

// 原始 UV 坐标（右上角）
i.uv = (1.0, 1.0)

// 减去 0.5
centered = (1.0 - 0.5, 1.0 - 0.5)
= (0.5, 0.5)

// 计算距离
dist = length((0.5, 0.5))
= √(0.5² + 0.5²)
= √(0.25 + 0.25)
= √0.5
≈ 0.707

屏幕角落距离中心最远，约 0.707
📊 距离分布图

屏幕各个位置到中心的距离：

0.707 ┌──────0.5──────┐ 0.707
      │               │
 0.5  │      0.0      │ 0.5
      │       ●       │  ← 中心距离=0
      │               │
0.707 └──────0.5──────┘ 0.707

距离越亮，颜色越白：

█████ ← 角落（0.707，最亮）
████ ← 边缘（0.5）
██ ← 靠近中心（0.2）
▓ ← 中心（0，黑色）

step()

step() 函数详解

step(edge, x)
// 如果 x < edge  → 返回 0
// 如果 x >= edge → 返回 1

例子：

step(0.5, 0.3)  // 0.3 < 0.5  → 返回 0
step(0.5, 0.5)  // 0.5 >= 0.5 → 返回 1
step(0.5, 0.8)  // 0.8 >= 0.5 → 返回 1
注意参数顺序：

step(0.3, dist)  // dist >= 0.3 时返回1（圆外）
step(dist, 0.3)  // dist < 0.3 时返回1（圆内）
      ↑     ↑
    阈值   被比较的值

smoothstep()

函数原型

smoothstep(min, max, x)
返回值

x <= min → 返回 0
x >= max → 返回 1
min < x < max → 平滑插值（S 曲线）

实际例子

smoothstep(0.2, 0.3, 0.1)   // 0.1 < 0.2  → 返回 0
smoothstep(0.2, 0.3, 0.25)  // 0.2-0.3之间 → 返回 0.5
smoothstep(0.2, 0.3, 0.35)  // 0.35 > 0.3 → 返回 1

float2 centered = i.uv - 0.5;
float dist = length(centered);

// smoothstep(min, max, x)
// x < min → 返回 0
// x > max → 返回 1
// min < x < max → 平滑过渡（0到1）
float mask = smoothstep(0.3, 0.25, dist);
//                       ↑    ↑
//                     外边界 内边界

fixed4 colorInside = fixed4(1, 0, 0, 1);
fixed4 colorOutside = fixed4(0, 0, 1, 1);

return lerp(colorOutside, colorInside, mask);
效果对比：

step（硬边缘）：          smoothstep（软边缘）：
████████                 ████████
████████                 ███▓▓▓██  ← 有渐变过渡
████████                 ██▓▓▓▓▓█
边缘锐利                  边缘柔和

lerp()

Lerp = Linear Interpolation（线性插值） 简单说：在两个值之间按比例混合。
📐 函数原型

lerp(a, b, t)
参数

• a：起始值
• b：结束值
• t：插值系数（通常 0-1 之间）
  返回值

result = a + (b - a) _ t
// 或者写成：
result = a _ (1 - t) + b \* t

🧮 数学原理

公式推导

当 t = 0：
result = a * (1 - 0) + b * 0
       = a * 1 + b * 0
       = a           ← 返回起始值

当 t = 1：
result = a * (1 - 1) + b * 1
       = a * 0 + b * 1
       = b           ← 返回结束值

当 t = 0.5：
result = a * 0.5 + b * 0.5
       = (a + b) / 2  ← 返回中间值