Unity 3D ShaderLab开发实战详解 epub pdf mobi txt 电子书 下载 2024

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内容简介

　　《Unity 3D ShaderLab开发实战详解》全面讲解了Unity Shader渲染的实战技术，全书分为五篇共33章，主要内容为：Shader在3D游戏中的作用、Shader的实例化、Shader的实现语言等；Unity中Shader的形态、SubShader的重要标签、可编程Shader、Surface Shader；Shader中用到的各种空间的概念和Shader中的投影矩阵；基本的光照模型；被执行的Pass，包括渲染路径和Pass的LightMode标签；VertexLit渲染路径，包括顶点照明和Unity存放光源的方式；Forward渲染路径；基于光照贴图的烘焙照明；基于LightProbes的照明；平面阴影；球体阴影；体积阴影；映射阴影；内置的阴影；Pass的通用指令开关；固定管线；Surface Shader；凹凸材质；卡通材质；镜面材质；半透明材质；体积雾；Wrap Model新解；面积光；体积光；材质替代渲染；后期效果；地形；投影；Shader的组织和复用。和你必须知道的渲染概念及基于渲染路径的优化、移动平台上的优化等实战内容，是不可多得的实战教程。
　　《Unity 3D ShaderLab开发实战详解》适合移动开发者、游戏开发者、程序员阅读，可作为大专院校相关专业的师生用书，也可当作培训学校的教材。

内页插图

目录

目 录

第1篇 初识庐山真面目——Unity 3D Shader

第1章 Shader(着色器)的概念和在3D游戏中的作用　2
1．1 Shader的概念　2
1．1．1 虚拟世界中的光明和色彩　2
1．1．2 游戏开发人员的终点　2
1．1．3 Shader(着色器)简史　2
1．2 Shader的实例化　3
1．3 Shader的实现语言　3
1．3．1 GPU上的编程　3
1．3．2 Unity中的着色器编程　3

第2章 Unity中Shader(着色器)的形态　4
2．1 Unity通过ShaderLab来组织Shader　4
2．1．1 关键字Shader　4
2．1．2 使用SubShader组织Shader的不同实现　4
2．1．3 SubShader的重要标签　4
2．1．4 SubShader中的Pass块　5
2．1．5 Pass块的标签及其名字的意义　5
2．1．6 使用FallBack保证Shader的广泛适应性　6
2．2 Unity的ShaderLab所支持的Shader编程语言　6
2．3 Unity中Shader的3种形态　6
2．3．1 固定管线　6
2．3．2 可编程Shader　7
2．3．3 ShaderLab的骄傲：Surface Shader　8
2．4 Shader的数据接口：属性和uniform变量　8
2．4．1 在Properties块中定义属性　8
2．4．2 通过图形界面操作属性　9
2．4．3 通过脚本操控属性　9
2．4．4 矩阵：不能在属性块定义的变量　10
2．4．5 在Cg代码中使用属性　10

第3章 Shader(着色器)中用到的各种空间概念　11
3．1 模型空间　11
3．1．1 为什么用模型空间　11
3．1．2 在脚本和Shader中进出模型空间　11
3．2 世界坐标空间　11
3．2．1 统一表达：世界坐标空间　11
3．2．2 在脚本和Shader中进出世界坐标空间　12
3．3 视空间　12
3．3．1 渲染的需要：视空间　12
3．3．2 在脚本和Shader中进出视空间　12
3．4 空间的一块：视锥体　12
3．5 剪切空间　13
3．5．1 投影　13
3．5．2 脚本和Shader中的投影矩阵　13

第4章 基本的光照模型　14
4．1 光源对物体照明的分类　14
4．1．1 间接照明　14
4．1．2 直接照明　14
4．2 照明的计算方式：光照模型　14
4．2．1 漫反射和Lambert　14
4．2．2 镜面高光和Phong　15
4．2．3 半角向量和BlinnPhong　16

第2篇 让你的应用更炫彩——Unity中的照明

第5章 第一个被执行的Pass　18
5．1 不同的LightMode被选择的顺序　18
5．1．1 渲染路径和Pass的LightMode标签　18
5．1．2 设计可以检测渲染路径的材质　18
5．1．3 设计便于检测渲染路径的场景　21
5．1．4 VertexLit渲染路径下Pass的执行　21
5．1．5 Forward渲染路径下Pass的执行　21
5．1．6 Deferred渲染路径下Pass的执行　21
5．1．7 不同渲染路径下的Pass执行规则总结　22
5．2 3个渲染路径之外　22
5．2．1 LightMode的其他值　22
5．2．2 设计检测用的材质　23
5．2．3 Always类型的Pass在3种渲染路径下的执行　24
5．2．4 LightMode的默认值及其在3种渲染路径下的执行　25

第6章 VertexLit渲染路径　26
6．1 顶点照明　26
6．1．1 什么是顶点照明　26
6．1．2 存取光源的变量　26
6．2 顶点照明和Unity存放光源的第一种方式　27
6．2．1 用于调试输出的材质　27
6．2．2 设计用于检测的场景　27
6．2．3 在Vertex Pass中的检测结果　28
6．2．4 无效数据　28
6．3 顶点照明和Unity存放光源的第二种方式　29
6．3．1 用于调试输出的材质　29
6．3．2 设计用于检测的场景　30
6．3．3 在Vertex Pass中的检测结果　30
6．4 顶点照明和Unity存放光源的第三种方式　31
6．4．1 Unity为Vertex Pass准备的光源　31
6．4．2 设计用于检测的场景　31
6．4．3 顶点照明中的点光源　32
6．4．4 计算顶点照明的ShadeVertexLights函数　32
6．4．5 顶点照明中的Pixel光源　33
6．4．6 顶点照明中的平行光　33
6．4．7 顶点照明中的灯光信息小结　35
6．4．8 一个顶点照明的实现例子　35

第7章 Forward渲染路径　37
7．1 ForwardBase和ForwardAdd　37
7．1．1 设计检测用的场景和材质　37
7．1．2 ForwardBase和ForwardAdd的表现　39
7．2 Forward渲染路径下的重要光源　39
7．2．1 设计检测用的材质　39
7．2．2 不存在Pixel光源时的情况　40
7．2．3 存在Pixel平行光时的情况　40
7．2．4 存在Pixel点光源时的情况　40
7．2．5 有多种类型的Pixel光源时的情况　41
7．2．6 Forward渲染路径下的Pixel光源小结　41
7．3 重要光源在ForwardAdd内的执行　41
7．3．1 设计用来检测Pixel光源的材质　41
7．3．2 设计检测用的场景　44
7．3．3 检测结果：ForwardAdd如何被执行　44
7．4 ForwardBase和Unity存放光源的第一种方式　45
7．4．1 设计检测用的材质　45
7．4．2 第一种方式内的Vertex点光源　46
7．4．3 第一种方式内的平行光　46
7．4．4 第一种方式内的重要Pixel点光源　46
7．4．5 只有ForwardBase时的情况总结　47
7．4．6 ForwardAdd对ForwardBase内光源的影响　47
7．4．7 有ForwardAdd时存放光源数据第一种方式的总结　49
7．5 ForwardAdd和Unity存放光源的第一种方式　49
7．5．1 设计检测用的材质　49
7．5．2 设计检测用的场景　50
7．5．3 ForwardAdd内的Pixel光源　50
7．5．4 ForwardAdd内的平行光　51
7．5．5 数组变量unity_4LightPos的使用情况分析　51
7．6 Forward渲染路径和Unity存放光源的第三种方式　51
7．6．1 检测ForwardBase内情况的材质　51
7．6．2 检测结果：第三种方式不包含对ForwardBase有效的数据　52
7．6．3 检测结果：第三种方式不包含对ForwardAdd有效的数据　52
7．7 Forward渲染路径总结　53
7．7．1 Forward渲染路径下材质的适应性　53
7．7．2 Unity如何为Forward渲染路径设置光源　53

第8章 基于光照贴图的烘焙照明　54
8．1 单光照贴图和VertexLit渲染路径　54
8．1．1 测试烘焙的场景　54
8．1．2 烘焙场景中使用的材质　55
8．1．3 烘焙的前提：静态物体　55
8．1．4 如何在烘焙中使用自发光材质　55
8．1．5 烘焙之后静态物体和非静态物体的实时照明　57
8．1．6 应用光照贴图到VertexLit渲染路径下的材质中　57
8．1．7 通过自己的材质改变实时光源对烘焙后物体的照明　59
8．2 在效果和性能间进行权衡　60
8．2．1 影响全局的Resolution选项　60
8．2．2 影响单个物体的Scale In Lightmap选项　61
8．3 单光照贴图和Forward渲染路径　62
8．3．1 单光照贴图在VertexLit和Forward下面的不同表现　62
8．3．2 准备可应用于烘焙的自发光材质　62
8．3．3 在ForwardBase内计算光照贴图　64
8．3．4 Forward渲染路径下烘焙之后的实时照明　65
8．4 单光照贴图在Deferred渲染路径下的实时阴影　67
8．5 双光照贴图和Deferred渲染路径　67
8．5．1 全局GI、间接照明以及双光照贴图　67
8．5．2 混合双光照贴图和实时照明　67
8．5．3 观察混合过程　69
8．5．4 双光照贴图的使用限制　70
8．6 双光照贴图和Forward渲染路径　71
8．7 方向光照贴图和Forward渲染路径　71
8．7．1 烘焙后的凹凸问题　71
8．7．2 方向光照贴图(Direction Lightmaps)和凹凸贴图　72

第9章 基于LightProbes的照明　74
9．1 初识LightProbes　74
9．1．1 LightProbes照明的优点　74
9．1．2 检测LightProbes照明的场景　74
9．1．3 使用Light Probe Group进行管理　76
9．1．4 烘焙场景光照信息到LightProbes中　76
9．1．5 对比Light Probes照明和实时照明　77
9．2 放置LightProbes的注意事项　77
9．2．1 必须形成一个体积　77
9．2．2 单个Light Probe必须处于采样光源的照射范围　77
9．3 动态更新LightProbes　78
9．3．1 跟新数据的注意事项　78
9．3．2 更改不同通道的Coefficient　78
9．4 照明采样的Archor Override　79
9．4．1 基于线性插值的采样　79
9．4．2 改变默认的插值位置　79
9．5 LightProbes照明和阴影　80
9．5．1 LightProbes和光照贴图的异同　80
9．5．2 烘焙阴影时可能会犯的错误　80
9．5．3 将静态物体的阴影烘焙到Light Probe上　81
9．5．4 LightProbes照明和实时阴影的混合　82
9．6 烘焙一个色彩丰富的场景　82
9．7 在自己的材质中使用LightProbes　83
9．7．1 为Forward渲染路径的材质计算LightProbes　84
9．7．2 使用ShadeSH9函数　84
9．7．3 在一个Surface Shader中进行计算　85

第3篇 使应用更逼真——Shadows(阴影)

第10章 平面阴影　88
10．1 平行光对平面的投影　88
10．1．1 对平行光投影的考虑　88
10．1．2 进出阴影接受平面的矩阵　88
10．1．3 使用三角形相似计算阴影　89
10．2 点光源对平面的投影　90
10．3 阴影的淡出　91
10．3．1 有效利用计算平面阴影过程中的数据　91
10．3．2 潜在的问题　91

第11章 球体阴影　92
11．1 平行光对球体的投影　92
11．1．1 投影球体的信息　92
11．1．2 使用相似三角形计算投影　92
11．2 阴影的淡入/淡出　93
11．3 点光源对球体的投影　94

第12章 体积阴影　95
12．1 将顶点沿某一方向挤出　95
12．1．1 在Vertex函数中操作　95
12．1．2 判断顶点是向光还是背光　95
12．2 从Volumes中找到阴影区域　96
12．2．1 两次挤出　96
12．2．2 计算出阴影区域　97
12．2．3 渲染阴影　97
12．2．4 需要注意的问题　98

第13章 阴影映射　99
13．1 灯光空间和相机空间　99
13．1．1 观察两个空间　99
13．1．2 两个视角的Z深度　99
13．1．3 渲染Z深度的材质　99
13．2 投射Z深度　100
13．2．1 准备灯光视角的投影矩阵　100
13．2．2 在材质中计算投影后的Z深度　101
13．3 比较Z深度　103
13．3．1 比较Z深度的材质　103
13．3．2 Z精度引起的问题　104
13．3．3 增加Z的精度　104
13．3．4 对Z值进行偏移　105

第14章 内置的阴影　107
14．1 投射阴影　107
14．1．1 使用ShadowCaster投射阴影　107
14．1．2 ShadowCaster里都做了什么　108
14．1．3 写一个自己的ShadowCaster　108
14．1．4 改变ShadowCaster的行为　109
14．1．5 阴影和FallBack机制　110
14．2 接受阴影　111
14．3 Surface Shader和阴影　112
14．3．1 Surface Shader的阴影和Fallback　112
14．3．2 Surface Shader里的灯光参数和阴影　112
14．3．3 Surface Shader对Forward渲染路径下阴影的支持　112

第4篇 Unity中的各种Shader

第15章 Pass的通用指令开关　116
15．1 使用LOD在运行时决定材质　116
15．1．1 材质的LOD　116
15．1．2 运行时设定单个材质的LOD　116
15．1．3 设定全局所有材质的LOD　117
15．1．4 Unity内置的LOD层级　118
15．2 渲染队列　118
15．2．1 标签队列和渲染顺序　118
15．2．2 渲染队列和ZTest判断　120
15．2．3 Unity中内置的渲染队列　120
15．3 透明的产生　120
15．3．1 Alpha检测和8种比较条件　120
15．3．2 动态生成AlphaTest的材质　120
15．3．3 动态生成Shader的内容　121
15．3．4 结合AlphaTest和Blend操作　122
15．4 混合操作　123
15．4．1 什么是混合(Blend)操作　123
15．4．2 动态生成测试用的材质　123
15．4．3 生成Shader的代码　124
15．4．4 检测不同的混合操作　125
15．4．5 BlendOp选项　126
15．4．6 动态生成带BlendOp选项的材质　126
15．4．7 生成Shader的代码　127
15．4．8 检测BlendOp操作　127
15．5 使用通道遮罩(ColorMask)　128
15．5．1 ColorMask的作用　128
15．5．2 检测ColorMask　128
15．5．3 一个使用ColorMask的例子　129
15．6 ZTest(深度测试)　130
15．6．1 存取场景的ZTest　130
15．6．2 RenderType标签和生成ZTest的关联　130
15．6．3 内置RenderType的值　131
15．6．4 Forward渲染路径下的ZTest　131
15．6．5 Deferred渲染路径下的ZTest　132
15．7 对Z深度的偏移　134
15．7．1 干预正常ZTest的手段　134
15．7．2 动态改变Offset的参数　134
15．7．3 观察Offset在不同应用条件下的表现　135
15．8 面的剔除操作　135
15．9 自动贴图坐标的生成　136
15．9．1 ObjectLinear和等价的Cg代码　136
15．9．2 EyeLinear和等价的Cg代码　137
15．9．3 SphereMap和等价的Cg代码　138
15．9．4 CubeReflect和等价的Cg代码　139
15．9．5 CubeNormal和等价的Cg代码　139
15．10 抓屏操作　140
15．10．1 如何使用GrabPass　140
15．10．2 一个模拟曲面反射的例子　141
15．11 Fog(雾效)　142
15．11．1 Fog和Unity的3种实现　142
15．11．2 材质中对Fog的控制　142
15．11．3 实现自己的Fog　143

第16章 固定管线　146
16．1 Unity中固定管线的基本形态　146
16．1．1 基本形态　146
16．1．2 与照明相关的

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