第1章：语义与数据类型——着色器的“语法”和“词汇”
各位同学，欢迎来到《Unity着色器开发：从基础到进阶》的第一章。
今天咱们聊点最基础，但也最容易踩坑的东西——语义和数据类型。
你可能会想：“不就是几个关键字吗？有啥好讲的？”
嗯，我刚开始学的时候也这么想。结果呢？写出来的shader要么报错，要么效果完全不对。后来我才明白，这些看似简单的“语法”和“词汇”，其实是整个着色器世界的基石。
1.1 常用语义：着色器的“通信协议”
语义（Semantic），说白了就是告诉GPU：“嘿，这个变量是干啥用的”。
它就像快递单上的地址——没有它，数据就不知道该往哪儿送。
1.1.1 POSITION vs SV_POSITION
这两个长得像，但用途完全不同。
- POSITION：从顶点缓冲区读取的原始顶点位置。它是在模型空间里的坐标。
- SV_POSITION：经过顶点着色器变换后的位置。它是在裁剪空间里的坐标。
我个人习惯这样记：POSITION是“原材料”，SV_POSITION是“成品”。
重要提醒：在顶点着色器的输出中，SV_POSITION是必须的。没有它，GPU不知道把像素画在哪儿。
来看个例子：
struct appdata
{
float4 vertex : POSITION; // 输入：模型空间顶点位置
};
struct v2f
{
float4 vertex : SV_POSITION; // 输出：裁剪空间顶点位置
};
v2f vert (appdata v)
{
v2f o;
o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex); // 变换！
return o;
}我曾经见过有人把SV_POSITION写成POSITION，结果shader编译通过了，但渲染出来的模型完全扭曲。嗯，这种bug最难找。
1.1.2 COLOR vs SV_Target
这两个也容易搞混。
- COLOR：通常用于传递颜色数据，比如顶点颜色。它是个输入/输出语义。
- SV_Target：片元着色器的输出语义，表示最终要写入渲染目标的颜色。
说白了：COLOR是“中间人”，SV_Target是“最终结果”。
小技巧：在Unity的Surface Shader中，你很少直接看到SV_Target，因为Unity帮你封装了。但在顶点/片元着色器中，它必须显式写出。
1.1.3 其他常用语义
| 语义 | 用途 | 阶段 |
|---|---|---|
| NORMAL | 法线方向 | 顶点输入 |
| TEXCOORD0~7 | 纹理坐标（最多8组） | 顶点/片元 |
| TANGENT | 切线方向 | 顶点输入 |
| SV_VertexID | 顶点索引编号 | 顶点输入 |
你想想看，为什么纹理坐标有8组？因为有些复杂的模型需要多层贴图叠加。我在做地形渲染时就用到过4组——分别控制颜色、法线、高度和细节。
1.2 数据类型：float、half、fixed
这部分是很多新手忽略的。他们一律用float，觉得省事。
但我要告诉你：在移动端，用对数据类型，性能能差好几倍。
1.2.1 三兄弟的区别
| 类型 | 精度 | 取值范围 | 适用场景 |
|---|---|---|---|
| float | 32位（高精度） | ±3.4×10³⁸ | 位置、矩阵运算 |
| half | 16位（中精度） | ±6.55×10⁴ | 纹理坐标、颜色 |
| fixed | 11位（低精度） | ±2.0 | 颜色、光照系数 |
为什么会有这种区别？
因为GPU的ALU（算术逻辑单元）对不同精度的数据，处理速度不一样。精度越低，计算越快，功耗也越低。
避坑指南：我曾经在项目里用half存储世界坐标，结果模型在远处出现了明显的抖动。因为half的精度不够，导致位置误差被放大。从那以后，所有位置相关的数据我都用float。
1.2.2 什么时候用哪个？
我总结了一个简单的原则：
- 位置、方向、矩阵 →
float（精度优先） - 纹理坐标、UV →
half（够用就行） - 颜色、简单的光照系数 →
fixed（省性能）
但要注意：在PC上，half和fixed通常会被自动提升为float。所以性能优化主要针对移动端。
1.2.3 向量和矩阵类型
除了基础类型，HLSL还提供了向量和矩阵：
float2 pos; // 二维向量
float3 normal; // 三维向量
float4 color; // 四维向量（RGBA）
float4x4 world; // 4x4矩阵这些其实都是float/half/fixed的组合。比如half3就是三个half组成的向量。
小技巧：访问向量成员时，可以用.xyzw或.rgba。比如color.rgb和color.xyz是等价的。我个人习惯用.rgb处理颜色，用.xyz处理位置——这样代码更易读。
1.3 语义与数据类型的配合
语义和数据类型是配合使用的。你不能给POSITION语义配一个fixed类型——精度不够。
来看一个完整的例子：
struct v2f
{
float4 pos : SV_POSITION; // 位置：float
half2 uv : TEXCOORD0; // UV：half
fixed3 color : COLOR; // 颜色：fixed
};这个结构体里，每个成员都用了最合适的类型。既保证了精度，又兼顾了性能。
嗯，这就是专业和业余的区别。
1.4 本章小结
今天的内容不多，但很重要。记住三点：
- 语义是通信协议——告诉GPU数据从哪来、到哪去
- 数据类型是精度选择——别一味用
float，也别盲目用fixed - 两者要匹配——位置用
float，颜色用fixed，UV用half
下一章，我们会正式进入着色器的编写。到时候，这些基础概念会反复用到。
各位，先把今天的内容消化掉。有问题随时问我。