第十章 让画面动起来（1）
1. UnityShader中的内置变量（时间篇）
动画效果往往都是把时间添加到一些变量的计算中，以便在时间变化时画面也可以随之变化。UnityShader提供了一系列关于时间的内置变量允许我们方便的在Shader中访问运行时间，实现各种动画效果。下表给出了这些内置的时间变量。
| 名称 | 类型 | 描述 |
| _Time | float4 | t是自该场景加载开始所经过的时间，4个分量的值分别是（t/20,t,2t,3t）。 |
| _SinTime | float4 | t是时间的正弦值，4个分量的值分别是（t/8,t/4,t/2,t） |
| _CosTime | float4 | t是时间的余弦值，4个分量的值分别是（t/8,t/4,t/2,t） |
| unity_DeltaTime | float4 | dt是时间增量，4个分量的值分别是（dt,1/dt,smoothDt,1/smoothDt） |
Properties{
_Color("Color Tint"，Color)=（1，1，1，1）
_MainTex（"Image Sequence",2D）="white"{}
_HorizontalAmount（"Horizontal Amount"，Float）=4
_VerticalAmount（"Vertical Amount"，Float）=4
_Speed（"Speed"，Range（1，100））=30
}
_MainTex就是包含了所有关键帧图像的纹理。_HorizontalAmount和_VerticalAmount分别代表了该图像在水平方向和竖直方向包含的关键帧图像的个数。而_Speed属性用于控制序列帧动画的播放速度。
（2）由于序列帧图像通常是透明纹理，我们需要设置Pass的相关状态，以渲染透明效果：
SubShader{
Tags{"Queue"="Transparent""IgnoreProjector"="True""RenderType"="Transparent"}
Pass{
Tags{"LightMode"="ForwardBase"}
ZWrite Off
Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha
}
}
由于序列帧图像通常包含了透明通道，因此可以被当成是一个半透明对象。在这里我们使用半透明的“标配”来设置它的SubShader标签，即把Queue和RenderType设置成Transparent，把IgnoreProjector设置为True。在Pass中，我们使用Blend命令来开启并设置混合模式，同时关闭了深度写入。
（3）顶点着色器的代码非常简单，我们选择了进行基本的顶点变换，并把顶点纹理坐标存储到了v2f结构体里：
v2f vert （a2v v）{
v2f o；
o.pos=mul（UNITY_MATRIX_MVP，v.vertex）；
o.uv=TRANSFORM_TEX（v.texcoord，_MainTex）；
return o；
}
（4）片元着色器是我们的重头戏：
fixed4 frag（v2f i）：SV_Target{
float time=floor（_Time.y*_Speed）;
float row=floor（time/_HorizontalAmount）；
float column=time-row*_HorizontalAmount；
//half2 uv=float2（i.uv.x/_HorizontalAmount，i.uv.y/_VerticalAmount）；
//uv.x+=column/_HorizontalAmount；
//uv.y-=row/_VertiaclAmount；
half2 uv=i.uv+half2（column，-row）；
uv.x/=_HorizontalAmount；
uv.y/=_VerticalAmount；
fixed4 c =tex2D（_MainTex,uv）;
c.rgb*=_Color;
return c;
}
要播放帧动画，从本质上说，我们需要计算出每个时刻需要播放的关键帧在纹理中的位置。而由于序列帧纹理都是按行按列排列的，因此这个位置可以认为是该关键帧所在的行列索引数。因此，在上面代码的前3行中我们计算了行列数，其中使用了Unity的内置时间变量_Time。_Time.y就是自该场景加载后所经过的时间。我们首先把_Time.y和速度属性_Speed相乘来得到模拟的时间，并使用CG的floor函数对结果值取整来得到整数时间time。然后我们使用time除以_HorizontalAmount的结果值的商来作为当前对应的行索引，除法结果的余数是列索引。接下来，我们需要使用行列索引值来构建真正的采样坐标。由于序列帧图像包含了许多关键帧图像，这意味着采样坐标需要映射到每个关键帧图像的坐标范围内。我们可以首先把原纹理坐标i.uv按行数和列数进行等分，得到每个子图像的纹理坐标范围。然后我们需要使用当前的行列数对上面的结果进行偏移，得到当前子图像的纹理坐标。需要注意的是，对竖直方向的坐标偏移需要使用减法，这是因为在Unity中纹理坐标竖直方向的顺序（从下到上逐渐增大）和序列帧纹理中的顺序（播放顺序是从上到下）是相反的。这对应了上面代码中注释掉的代码部分。我们可以把上述过程中的除法整合到一起，得到注释下方的代码。这样我们就得到真正的纹理采样坐标。
（5）最后我们把Fallback设置为内置的Transparent/VertexLit（也可以选择关闭Fallback）：
Fallback"Transparent/VertexLit"
保存后返回场景，需要注意，由于是透明纹理，因此需要勾选该纹理的Alpha Is Transparency属性，赋给材质中的Image Sequence属性，并将Horizontal Amount和Vertical Amount设置为8（因为包含了8行8列的关键帧图像），完成后单击播放，并调整Speed属性，就可以得到一段连续的爆炸动画。
2.2 滚动背景
很多2D游戏都是用了不断滚动的背景来模拟游戏角色在场景中的穿梭，这些背景往往包含了多个层（layers）来模拟一种视差效果。而这些背景的实现往往就是利用了纹理动画。在本节中，我们将实现一个包含了两层的无限滚动的2D游戏背景。学习完本节后，我们可以得到类似下图的效果。单击运行后，就可以得到一个无限滚动的背景效果。
（1）声明新的属性：
Properties{
_MainTex（"Base Layer（RGB）"，2D）="white"{}
_DetailTex（"2nd Layer （RGB）"，2D）="white"{}
_ScrollX（"Base Layer Scroll Speed"，Float）=1.0
_Scroll2X（"2nd layer Scroll Speed",Float）=1.0
_Multiplier（"Layer Multiplier",Float）=1
}
其中，_MainTex和_DetailTex分别是第一层（较远）和第二层（较近）的背景纹理，而_ScrollX和_Scroll2X对应了各自的水平滚动速度。_Multiplier参数则用于控制纹理的整体亮度。
（2）我们的顶点着色器代码非常简单：
v2f vert（a2v v）{
v2f o；
o.pos=mul（UNITY_MATRIX_MVP，v.vertex）；
o.uv.xy=TRANSFORM_TEX（v.texcoord，_MainTex）+frac（float2（_ScrollX，0.0）*_Time.y）;
o.uv.zw=TRANSFORM_TEX（v.texcoord，_DetailTex）+frac（float2（_Scroll2X,0.0）*_Time.y）;
return o;
}
我们首先进行了最基本的顶点变换，把顶点从模型空间变换到裁剪空间中。然后。我们计算了两层背景纹理的纹理坐标。为此，我们首先利用TRANSFORM_TEX来得到初始的纹理坐标。然后，我们使用内置的_Time.y变量在水平方向上对纹理坐标进行偏移，以达到滚动的效果。
我们把两张纹理坐标存储在同一个变量o.uv中，以减少占用的插值寄存器空间。
（3）片元着色器的工作就相对比较简单：
fixed4 frag（v2f i）：SV_Target{
fixed4 firstLayer = tex2D（_MainTex,i.uv.xy）;
fixed4 secondLayer=tex2D(_DetailTex,i.uv.zw);
fixed4 c=lerp（firstLayer，secondLayer，secondLayer.a）；
c.rgb*=_Multiplier；
return c；
}
我们首先分别利用i.uv.xy和i.uv.zw对两张背景纹理进行采样。然后使用第二层纹理的透明通道来混合两张纹理，这使用了CG的lerp函数。最后我们使用_Multiplier参数和输出颜色进行相乘，以调整背景亮度。
（4）最后，我们把Fallback设置为内置的VertexLit（也可以选择关闭Fallback）：
Fallback "VertexLit"