UnityにはShaderのグローバル変数が存在する

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Shader C# HLSL Unity C# テキストリンク

はじめに

こんにちは、アドベントカレンダー16日目担当の避雷です。急ですがこれを見てください。
https://docs.unity3d.com/ScriptReference/Shader.SetGlobalFloat.html
シェーダーにグローバル変数なんかあるんだ…複数のシェーダーに一括でパラメータを与えられると色々捗りそうですね、ちょっと調べてみましょう。

Shader.SetXXX

https://docs.unity3d.com/ScriptReference/Shader.html
ここのドキュメントを読んでみます。

どうやらBuffer,Color,Float,Float配列などをShaderのグローバル変数として代入して利用することが出来るみたいです。

実装してみる

global変数はC#で設定するようです。試しに適当な値を代入するコードといくつかのシェーダーがあれば動作検証ぐらいは出来そうです。

C#のコードを用意する

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class ShaderGlobalValueSetter : MonoBehaviour
{

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        Shader.SetGlobalFloat("GlobalVal",Mathf.Sin(Time.time));
    }
}

ScriptReferenceに基づいて適当にSetGlobalFloatしてみました。
第一引数がShader側の変数名、第二引数がその値です。

Shader側の実装

試しにグローバル変数を使って色を変えるシェーダーを実装してみましょう。

Shader "Unlit/GlobalTestA"
{
    Properties
    {
        _MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
    }
    SubShader
    {
        Tags { "RenderType"="Opaque" }
        LOD 100

        Pass
        {
            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag
            // make fog work
            #pragma multi_compile_fog

            #include "UnityCG.cginc"

            struct appdata
            {
                float4 vertex : POSITION;
                float2 uv : TEXCOORD0;
            };

            struct v2f
            {
                float2 uv : TEXCOORD0;
                UNITY_FOG_COORDS(1)
                float4 vertex : SV_POSITION;
            };

            sampler2D _MainTex;
            float4 _MainTex_ST;
            float GlobalVal;

            v2f vert (appdata v)
            {
                v2f o;
                o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
                o.uv = TRANSFORM_TEX(v.uv, _MainTex);
                UNITY_TRANSFER_FOG(o,o.vertex);
                return o;
            }

            fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
            {
                // sample the texture
                fixed4 col;
                col.xyz = 0.5 + GlobalVal * 0.5;
                col.w = 1.0;
                // apply fog
                UNITY_APPLY_FOG(i.fogCoord, col);
                return col;
            }
            ENDCG
        }
    }
}

折角globalなのでもう一つぐらい用意してみます。

Shader "Unlit/GlobalTestB"
{
    Properties
    {
        _MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
    }
    SubShader
    {
        Tags { "RenderType"="Opaque" }
        LOD 100

        Pass
        {
            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag
            // make fog work
            #pragma multi_compile_fog

            #include "UnityCG.cginc"

            struct appdata
            {
                float4 vertex : POSITION;
                float3 normal : NORMAL;
                float2 uv : TEXCOORD0;
            };

            struct v2f
            {
                float2 uv : TEXCOORD0;
                UNITY_FOG_COORDS(1)
                float4 vertex : SV_POSITION;
            };

            sampler2D _MainTex;
            float4 _MainTex_ST;
            float GlobalVal;

            v2f vert (appdata v)
            {
                v2f o;
                v.vertex.xyz += GlobalVal * v.normal * 0.1;
                o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
                o.uv = TRANSFORM_TEX(v.uv, _MainTex);
                UNITY_TRANSFER_FOG(o,o.vertex);
                return o;
            }

            fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
            {
                // sample the texture
                fixed4 col = 1.0;
                // apply fog
                UNITY_APPLY_FOG(i.fogCoord, col);
                return col;
            }
            ENDCG
        }
    }
}

適当にSphereにアタッチしてみます。実行結果はこんな感じです。

C#側で送信したFloatの値が同時に反映されていることが確認できると思います。
PlayModeを止めるとそのままの値で静止します。

所見

なるほど、ShaderのGlobal変数には中々のポテンシャルがありそうです。C#で解析した音声波形データなんかをglobal変数にセットできれば、異なる挙動をする複数種類のオーディオビジュアライズ系のシェーダーを一括で管理できたりするので、可読性と表現力がグッと伸びそうです。今後の掘り下げに期待ですね。