Unity Shader入门精要 3D游戏视频渲染技术教程书 3D游戏开发 Unity初学者入门书籍 游戏开发程序设计 Unity Shader编程开发书籍
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9787115423054
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ISBN:
9787115423054
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出版时间:
2020-01
上书时间2023-09-01
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书名：Unity Shader入门精要 冯乐乐 (作者) 张涛 (责任编辑) 定价：69.00 书 号：9787115423054 本书不仅要教会读者如何使用Unity Shader，更重要的是要帮助读者学习Unity中的一些渲染机制以及如何使用Unity Shader实现各种自定义的渲染效果。希望这本书可以为读者打开一扇新的大门，让读者离制作心目中优秀游戏的心愿更近一步。 本书的主要内容为：1章讲解了学习Unity Shader应该从哪里着手；2章讲解了现代GPU是如何实现整个渲染流水线的，这对理解Shader的工作原理非常重要；3章讲解Unity Shader的实现原理和基本语法；4章学习Shader所需的数学知识，帮助读者克服学习Unity Shader时遇到的数学障碍；5章通过实现一个简单的顶点/片元着色器案例，讲解常用的辅助技巧等；6章学习如何在Shader中实现基本的光照模型；7章讲述了如何在Unity Shader中使用法线纹理、遮罩纹理等基础纹理；8章学习如何实现透明度测试和透明度混合等透明效果；9章讲解复杂的光照实现；10章讲解在Unity Shader中使用立方体纹理、渲染纹理和程序纹理等高级纹理；11章学习用Shader实现纹理动画、顶点动画等动态效果；12章讲解了屏幕后处理效果的屏幕特效；13章使用深度纹理和法线纹理实现更多屏幕特效；14章讲解非真实感渲染的算法，如卡通渲染、素描风格的渲染等；15章讲解噪声在游戏渲染中的应用；16章介绍了常见的优化技巧；17章介绍用表面着色器实现渲染；18章讲解基于物理渲染的技术；19章讲解在升级Unity 5时可能出现的问题，并给出解决方法；20章介绍许多非常有价值的学习资料，以帮助读者进行更深入的学习 1部分 基础篇 1章 欢迎来到Shader的世界 1.1 程序员的三大浪漫：为什么要学习Shader 1.2 这不是程序员一个人的战斗 1.3 世界这么大 2章 渲染流水线 2.1 综述 2.1.1 什么是流水线 2.1.2 什么是渲染流水线 2.2 CPU和GPU的通信 2.2.1 把数据加载到显存中 2.2.2 设置渲染状态 2.2.3 调用Draw Call 2.3 GPU流水线 2.3.1 概述 2.3.2 顶点着色器 2.3.3 裁剪 2.3.4 屏幕映 2.3.5 三角形设置 2.3.6 三角形遍历 2.3.7 片元着色器 2.3.8 逐片元作 2.3.9 总结 2.4 一些容易困惑的地方 2.4.1 什么是OpenGL/DirectX 2.4.2 什么是HLSL、GLSL、CG 2.4.3 什么是Draw Call 2.4.4 什么是固定渲染管线（Fixed-Function Pipeline） 2.5 那么，你明白什么是Shader了吗 扩展阅读 3章 Unity Shader基础 3.1 Unity Shader概述 3.1.1 一对好兄弟：材质（Material）和Unity Shader 3.1.2 Unity中的材质 3.1.3 Unity中的Shader 3.2 Unity Shader的基础：ShaderLab 3.2.1 什么是ShaderLab 3.3 Unity Shader的结构 3.3.1 给我们的Shader起个名字：Shader 3.3.2 材质和Unity Shader的桥梁：Properties 3.3.3 重量级成员：SubShader 3.3.4 留一条后路：Fallback 3.3.5 ShaderLab还有其他的语义吗 3.4 Unity Shader的形式 3.4.1 Unity的宠儿：Surface Shader 3.4.2 聪明的孩子：Vertex/Fragment Shader 3.4.3 抛弃的角落：Fixed Function Shader 3.4.4 那么，要选择哪种Unity Shader形式 3.5 本书使用的Unity Shader形式 3.6 答疑解惑 3.6.1 Unity Shader != 真正的Shader 3.6.2 Unity Shader和CG/HLSL之间的关系 3.6.3 我可以使用GLSL来写吗 扩展阅读 4章 学习Shader所需的数学基础 4.1 背景：农场游戏 4.2 笛卡尔坐标系 4.2.1 二维笛卡尔坐标系 4.2.2 三维笛卡尔坐标系 4.2.3 左手坐标系和右手坐标系 4.2.4 Unity使用的坐标系 4.2.5 练习题 4.3 点和矢量 4.3.1 点和矢量的区别 4.3.2 矢量运算 4.3.2.1 矢量和标量乘法/除法 4.3.2.2 矢量的加法和减法 4.3.2.3 矢量的模 4.3.2.4 单位矢量 4.3.2.5 矢量的点积 4.3.2.6 矢量的积 4.3.3 练习题 4.4 矩阵 4.4.1 矩阵的定义 4.4.2 和矢量联系起来 4.4.3 矩阵运算 4.4.3.1 矩阵和标量的乘法 4.4.3.2 矩阵和矩阵的乘法 4.4.4 特殊的矩阵 4.4.4.1 方块矩阵 4.4.4.2 单位矩阵 4.4.4.3 转置矩阵 4.4.4.4 逆矩阵 4.4.4.5 正交矩阵 4.4.5 行矩阵还是列矩阵 4.4.6 练习题 4.5 矩阵的几何意义：变换 4.5.1 齐次坐标 4.5.2 分解基础变换矩阵 4.5.3 平移矩阵 4.5.4 缩放矩阵 4.5.5 旋转矩阵 4.5.6 组合变换 4.5.7 练习题 4.6 坐标空间 4.6.1 为什么要使用这么多不同的坐标空间 4.6.2 坐标空间的变换 4.6.3 顶点的坐标空间变换过程 4.6.3.1 案例 4.6.4 模型空间 4.6.4.1 案例 4.6.5 世界空间 4.6.5.1 案例 4.6.6 观察空间 4.6.6.1 案例 4.6.7 裁剪空间 4.6.7.1 透视投影 4.6.7.2 正交投影 4.6.7.3 案例 4.6.8 屏幕空间 4.6.8.1 案例 4.6.9 总结 4.7 法线变换 4.8 Unity Shader中的内置变量（数学篇） 4.9 答疑解惑 4.9.1 使用3 x 3还是4 x 4的变换矩阵 4.9.2 Cg中的矢量和矩阵类型 4.9.3 Unity中的屏幕坐标：ComputeScreenPos/VPOS/WPOS 练习题答案 扩展阅读 2部分初级篇 5章 开始Unity Shader学习之旅 5.1 本书使用的软件和环境 5.2 一个简单的Vertex/Fragment Shader 5.2.1 Vertex/Fragment Shader的基本结构 5.2.2 模型数据从哪来 5.2.3 顶点着色器和片元着色器之间如何通信 5.2.4 如何使用属性 5.3 强大的援手：Unity提供的内置文件和变量 5.3.1 内置的包含文件 5.3.2 内置的变量 5.4 Unity提供的Cg/HLSL语义 5.4.1 什么是语义 5.4.2 Unity支持的语义 5.4.3 如何定义复杂的变量类型 5.5 程序员的烦恼：Deeeeebug 5.5.1 使用假彩色图像 5.5.2 利用神器：Visual Studio 5.6 小心：渲染平台的差异 5.6.1 渲染纹理的坐标差异 5.6.2 Shader的语法差异 5.6.3 Shader的语义差异 5.6.4 其他平台差异 5.7 Shader整洁之道 5.7.1 float、half还是fixed 5.7.2 规范语法 5.7.3 避免不必要的计算 5.7.4 慎用分支和循环语句 5.7.5 不要除以0 扩展阅读 6章 Unity中的基础光照 6.1 我们是如何看到这个世界的 6.1.1 光源 6.1.2 吸收和散 6.1.3 着色 6.1.4 BRDF光照模型 6.2 标准光照模型 6.2.1 环境光 6.2.2 自发光 6.2.3 漫反 6.2.4 高光反 6.2.5 逐像素还是逐顶点 6.2.6 总结 6.3 环境光和自发光 6.4 漫反光照模型 6.4.1 实践：逐顶点光照 6.4.2 实践：逐像素光照 6.4.3 改善技巧：半兰伯特模型 6.5 高光反光照模型 6.5.1 实践：逐顶点光照 6.5.2 实践：逐像素光照 6.5.3 Blinn-Phong模型 6.6 召唤神龙：使用Unity内置的函数 6.6.1 使用内置函数改写Unity Shader 7章 基础纹理 7.1 单张纹理 7.1.1 实践 7.1.2 解释 7.1.3 纹理的属性 7.2 凹凸映 7.2.1 高度纹理 7.2.2 法线纹理 7.2.3 实践 7.2.4 解释 7.2.5 Unity中的法线纹理类型 7.3 渐变纹理 7.3.1 实践 7.3.2 解释 7.4 遮罩纹理 7.4.1 实践 7.4.2 解释 7.4.3 其他遮罩纹理 8章 透明效果 8.1 为什么渲染顺序很重要 8.2 Unity Shader的渲染顺序 8.3 透明度测试 8.3.1 实践 8.3.2 解释 8.4 透明度混合 8.4.1 实践 8.4.2 解释 8.5 开启深度写入的半透明效果 8.5.1 实践 8.5.2 解释 8.6 ShaderLab的混合命令 8.6.1 混合等式和参数 8.6.2 混合作 8.6.3 常见的混合类型 3部分 中级篇 9章 更复杂的光照 9.1 Unity的渲染路径 9.1.1 前向渲染路径 9.1.1.1 前向渲染路径的原理 9.1.1.2 Unity中的前向渲染 9.1.1.3 内置的光照变量和函数 9.1.2 顶点照明渲染路径 9.1.2.1 Unity中的顶点照明渲染 9.1.2.1 可访问的内置变量和函数 9.1.3 延迟渲染路径 9.1.3.1 延迟渲染的原理 9.1.3.2 Unity中的延迟渲染 9.1.2.3 可访问的内置变量和函数 9.1.4 选择哪种渲染路径 9.2 Unity的光源类型 9.2.1 光源类型有什么影响 9.2.1.1 平行光 9.2.1.2 点光源 9.2.1.3 聚光灯 9.2.2 在前向渲染中处理不同的光源类型 9.2.2.1 实践 9.2.2.2 解释 9.2.2.3 实验：Base Pass和Additional Pass的调用 9.3 Unity的光照衰减 9.3.1 用于光照衰减的纹理 9.3.2 使用数学公式计算衰减 9.4 Unity的影 9.4.1 影是如何实现的 9.4.2 不透明物体的影 9.4.2.1 让物体投影 9.4.2.2 让物体接收影 9.4.3 使用帧调试器查看影绘制过程 9.4.4 统一管理光照衰减和影 9.4.5 使用透明度测试的物体的影 10章 高级纹理 10.1 立方体纹理 10.1.1 天空盒子 10.1.2 创建用于环境映的立方体纹理 10.1.3 反 10.1.4 折 10.1.5 菲涅尔反 10.2 渲染纹理 10.2.1 镜子效果 10.2.2 玻璃效果 10.3 程序纹理 10.3.1 在Unity中实现简单的程序纹理 10.3.2 Unity的程序材质 11章 让画面动起来 11.1 Unity Shader中的内置变量（时间篇） 11.2 纹理动画 11.2.1 序列帧动画 11.2.2 滚动的背景 11.3 顶点动画 11.3.1 流动的河流 11.3.2 广告牌 11.3.3 注意事项 4部分 Shader高级篇 12章 屏幕后处理效果 12.1 建立一个基本的屏幕后处理脚本系统 12.2 调整亮度、饱和度和对比度 12.3 边缘检测 12.3.1 什么是卷积 12.3.2 常见的边缘检测算子 12.3.3 实现 12.4 高斯模糊 12.4.1 高斯滤波 12.4.2 实现 12.5 Bloom效果 12.6 运动模糊 12.7 扩展阅读 13章 使用深度和法线纹理 13.1 获取深度和法线纹理 13.1.1 背后的原理 13.1.2 如何获取 13.1.3 查看深度和法线纹理 13.2 再谈运动模糊 13.3 全局雾效 13.3.1 重建世界坐标 13.3.2 雾的计算 13.3.3 实现 13.4 再谈边缘检测 13.5 扩展阅读 14章 非真实感渲染 14.1 卡通风格的渲染 14.1.1 渲染轮廓线 14.1.2 添加高光 14.1.3 实现 14.2 素描风格的渲染 14.3 扩展阅读 14.4 参考文献 15章 使用噪声 15.1 消融效果 15.2 水波效果 15.3 再谈全局雾效 15.4 扩展阅读 15.5 参考文献 16章 Unity中的渲染优化技术 16.1 移动平台的特点 16.2 影响性能的因素 16.3 Unity中的渲染分析工具 16.3.1 认识Unity 5的渲染统计窗口 16.3.2 性能分析器的渲染区域 16.3.3 再谈帧调试器 16.3.4 其他性能分析工具 16.4 减少Draw Call数目 16.4.1 动态批处理 16.4.2 静态批处理 16.4.3 共享材质 16.4.4 批处理的注意事项 16.5 减少需要处理的顶点数目 16.5.1 优化几何体 16.5.2 模型的LOD技术 16.5.3 遮挡剔除技术 16.6 减少需要处理的片元数目 16.6.1 控制绘制顺序 16.6.2 时刻警惕半透明物体 16.6.3 减少实时光照 16.7 节省带宽 16.7.1 减少纹理大小 16.7.2 利用分辨率缩放 16.8 减少计算复杂度 16.8.1 Shader的LOD技术 16.8.2 代码方面的优化 16.8.3 根据硬件条件进行缩放 16.9 扩展阅读 5部分 扩展篇 17章 Surface Shader探秘 17.1 一个例子 17.2 编译指令 17.2.1 表面函数 17.2.2 光照函数 17.2.3 其他可选参数 17.3 两个结构体 17.3.1 数据来源：Input结构体 17.3.2 表面属性：SurfaceOutput结构体 17.4 Unity背后做了什么 17.5 实例分析 17.6 Surface Shader的缺点 18章 基于物理的渲染 18.1 PBS的理论和数学基础 18.1.1 光是什么 18.1.2 BRDF 18.1.3 漫反项 18.1.4 高光反项 18.1.5 Unity中的PBS实现 18.2 Unity 5的Standard Shader 18.2.1 它们是如何实现的 18.2.2 如何使用Standard Shader 18.3 一个更加复杂的例子 18.3.1 设置光照环境 18.3.2 放置反探针 18.3.3 调整材质 18.3.4 线性空间 18.4 答疑解惑 18.4.1 什么是全局光照 18.4.2 什么是伽马校正 18.4.3 什么是HDR 18.4.4 那么，PBS适合什么样的游戏 18.5 扩展阅读 参考文献 19章 Unity 5更新了什么 19.1 场景“更亮了” 19.2 表面着色器更容易“报错了” 19.3 当家做主：自己控制非统一缩放的网格 19.4 固定管线着色器逐渐出舞台 20章 还有更多内容吗 20.1 如果你想深入了解渲染的话 20.2 世界那么大 参考文献'
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