Unity 3D ShaderLab 开发实战详解（第2版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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郭浩瑜 著

图书标签:

• Unity3D
• ShaderLab
• 图形编程
• 渲染技术
• 游戏开发
• 特效
• 材质
• HLSL
• CG
• 第二版

出版社： 人民邮电出版社

ISBN：9787115386243

版次：2

商品编码：11699366

品牌：异步图书

包装：平装

开本：16开

出版时间：2015-05-01

用纸：胶版纸

页数：322

正文语种：中文

内容简介

　　《Unity 3D ShaderLab 开发实战详解（第2版）》全面讲解了Unity Shader渲染的实战技术，全书分为5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；一个被执行的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；NDC的验证；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；Blend操作；Stencil蒙版；固定管线；Surface Shader；凹凸材质；卡通材质；镜面材质；半透明材质；制作透明材质；体积雾；Wrap Model新解；用Shader切割物体；面积光；体积光；材质替代渲染；自定义材质编辑器；后期效果；地形；投影；Shader的组织和复用。本书还包含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（第2版）》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。

作者简介

　　郭浩瑜，资深的程序员，在Android、iOS开发平台上开发了许多应用，特别擅长Unity 3D游戏开发中的渲染技术，现为某著名游戏公司的项目经理。

内页插图

目录

第1篇 初识庐山真面目——Unity 3D Shader
第1章 虚拟世界的“魔法”——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
3．5．3 验证NDC 14
3．6 NDC之后 14
3．6．1 NDC之后发生的事情 14
第4章 基本的光照模型 16
4．1 光源对物体照明的分类 16
4．1．1 间接照明 16
4．1．2 直接照明 16
4．2 照明的计算方式：光照模型 16
4．2．1 漫反射和Lambert 16
4．2．2 镜面高光和Phong 17
4．2．3 半角向量和BlinnPhong 18
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 20
5．1 不同的LightMode被选择的顺序 20
5．1．1 渲染路径和Pass的LightMode标签 20
5．1．2 设计可以检测渲染路径的材质 20
5．1．3 设计便于检测渲染路径的场景 23
5．1．4 VertexLit渲染路径下Pass的执行 23
5．1．5 Forward渲染路径下Pass的执行 23
5．1．6 Deferred渲染路径下Pass的执行 23
5．1．7 不同渲染路径下的Pass执行规则总结 24
5．2 3个渲染路径之外 24
5．2．1 LightMode的其他值 24
5．2．2 设计检测用的材质 24
5．2．3 Always类型的Pass在3种渲染路径下的执行 26
5．2．4 LightMode的默认值及其在3种渲染路径下的执行 27
第6章 VertexLit渲染路径 28
6．1 顶点照明 28
6．1．1 什么是顶点照明 28
6．1．2 存取光源的变量 28
6．2 顶点照明和Unity存放光源的第一种方式 29
6．2．1 用于调试输出的材质 29
6．2．2 设计用于检测的场景 29
6．2．3 在Vertex Pass中的检测结果 30
6．2．4 效数据 30
6．3 顶点照明和Unity存放光源的第二种方式 31
6．3．1 用于调试输出的材质 31
6．3．2 设计用于检测的场景 32
6．3．3 在Vertex Pass中的检测结果 32
6．4 顶点照明和Unity存放光源的第三种方式 33
6．4．1 Unity为Vertex Pass准备的光源 33
6．4．2 设计用于检测的场景 33
6．4．3 顶点照明中的点光源 33
6．4．4 计算顶点照明的ShadeVertexLights函数 34
6．4．5 顶点照明中的Pixel光源 34
6．4．6 顶点照明中的平行光 35
6．4．7 顶点照明中的灯光信息小结 37
6．4．8 一个顶点照明的实现例子 37
第7章 Forward渲染路径 39
7．1 渲染物体——ForwardBase和ForwardAdd 39
7．1．1 设计检测用的场景和材质 39
7．1．2 ForwardBase和ForwardAdd的表现 41
7．2 Forward渲染路径下的重要光源 41
7．2．1 设计检测用的材质 41
7．2．2 不存在Pixel光源时的情况 42
7．2．3 存在Pixel平行光时的情况 42
7．2．4 存在Pixel点光源时的情况 42
7．2．5 有多种类型的Pixel光源时的情况 43
7．2．6 Forward渲染路径下的Pixel光源小结 43
7．3 重要光源在ForwardAdd内的执行 43
7．3．1 设计用来检测Pixel光源的材质 43
7．3．2 设计检测用的场景 46
7．3．3 检测结果：ForwardAdd如何被执行 46
7．4 ForwardBase和Unity存放光源的第一种方式 47
7．4．1 设计检测用的材质 47
7．4．2 第一种方式内的Vertex点光源 48
7．4．3 第一种方式内的平行光 48
7．4．4 第一种方式内的重要Pixel点光源 48
7．4．5 只有ForwardBase时的情况总结 49
7．4．6 ForwardAdd对ForwardBase内光源的影响 49
7．4．7 有ForwardAdd时存放光源数据第一种方式的总结 51
7．5 ForwardAdd和Unity存放光源的第一种方式 51
7．5．1 设计检测用的材质 51
7．5．2 设计检测用的场景 52
7．5．3 ForwardAdd内的Pixel光源 52
7．5．4 ForwardAdd内的平行光 53
7．5．5 数组变量unity_4LightPos的使用情况分析 53
7．6 Forward渲染路径和Unity存放光源的第三种方式 53
7．6．1 检测ForwardBase内情况的材质 53
7．6．2 检测结果：第三种方式不包含对ForwardBase有效的数据 54
7．6．3 检测结果：第三种方式不包含对ForwardAdd有效的数据 54
7．7 Forward渲染路径总结 55
7．7．1 Forward渲染路径下材质的适应性 55
7．7．2 Unity如何为Forward渲染路径设置光源 55
第8章 基于光照贴图的烘焙照明 56
8．1 单光照贴图和VertexLit渲染路径 56
8．1．1 测试烘焙的场景 56
8．1．2 烘焙场景中使用的材质 57
8．1．3 烘焙的前提：静态物体 57
8．1．4 如何在烘焙中使用自发光材质 57
8．1．5 烘焙之后静态物体和非静态物体的实时照明 59
8．1．6 应用光照贴图到VertexLit渲染路径下的材质中 59
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 61
8．2 在效果和性能间进行权衡 62
8．2．1 影响全局的Resolution选项 62
8．2．2 影响单个物体的Scale In Lightmap选项 63
8．3 单光照贴图和Forward渲染路径 64
8．3．1 单光照贴图在VertexLit和Forward下面的不同表现 64
8．3．2 准备可应用于烘焙的自发光材质 64
8．3．3 在ForwardBase内计算光照贴图 66
8．3．4 Forward渲染路径下烘焙之后的实时照明 67
8．4 单光照贴图在Deferred渲染路径下的实时阴影 69
8．5 双光照贴图和Deferred渲染路径 69
8．5．1 全局GI、间接照明以及双光照贴图 69
8．5．2 混合双光照贴图和实时照明 69
8．5．3 观察混合过程 71
8．5．4 双光照贴图的使用限制 72
8．6 双光照贴图和Forward渲染路径

前言/序言

视觉的魔法：探索光影与色彩的奥秘 在数字世界的广袤画卷中，视觉体验无疑是吸引用户、传递情感、构建沉浸式环境的核心要素。从令人屏息的电影特效到栩栩如生的游戏场景，再到交互式艺术装置，这一切的背后都离不开对光影、色彩、材质以及视觉表现力的精湛掌控。本书旨在揭示这场视觉魔法的深层原理，带领读者穿越计算机图形学的迷人领域，深入理解并掌握构建令人惊叹的视觉效果的关键技术。 重塑现实，感知超越： 我们生活在一个被视觉信息包围的时代，而计算机图形学正是我们理解和重塑这个视觉世界的强大工具。从最基础的像素的组合，到复杂的光线追踪模拟，再到对人眼感知机制的深入探究，本书将系统地引导您理解计算机如何“看见”并“渲染”世界。您将了解到，色彩并非简单的RGB数值叠加，而是涉及波长、感知、色彩空间转换等一系列复杂的科学原理。光线也非简单的直线传播，它会折射、反射、散射，与不同的材质发生千变万化的互动，产生出我们所见的丰富多彩的视觉现象。 从理论到实践：构建视觉语言 本书将带领您从零开始，逐步构建起一套属于您的视觉语言。我们将从最基础的图形学理论出发，解释三维模型是如何在计算机中表示的，顶点、边、面如何构成我们看到的物体轮廓。随后，我们将深入探讨纹理映射的技术，了解如何将二维图像“粘贴”到三维模型表面，赋予物体丰富的细节和真实的质感。材质属性，如反光度、粗糙度、透明度等，将不再是抽象的概念，而是您手中可以调控的画布，通过精确的参数设置，您可以塑造出金属的冰冷、丝绸的光滑、玻璃的剔透，或是岩石的粗粝。 光影的舞蹈：模拟自然与艺术之光 光是塑造视觉形态的灵魂。本书将详尽地介绍各种光源的特性及其在计算机图形学中的模拟方法。您将学习如何运用点光源、聚光灯、平行光等不同类型的光源来烘托场景氛围，突出主体。更重要的是，我们将深入探讨阴影的生成机制，理解平行阴影、投影阴影、软阴影等不同阴影效果的原理，以及如何通过阴影的细微变化来增强场景的立体感和真实感。您还将接触到全局光照的概念，学习如何模拟光线在场景中多次反射、散射所产生的间接照明效果，从而创造出更加柔和、自然的光影过渡，让虚拟世界焕发出生命力。 材质的语言：诉说物体的前世今生 材质是赋予物体生命的关键。本书将引导您深入理解不同材质的视觉表现特性，并学习如何通过参数化来模拟这些特性。您将学习如何利用法线贴图来模拟微观表面的凹凸不平，如毛孔、划痕、纹理细节，从而在视觉上欺骗眼睛，让平面的模型看起来具有深度和立体感。粗糙度贴图将帮助您控制表面的光泽度，从镜面般光滑到粗糙磨砂，不同的粗糙度将直接影响光线在其表面的反射方式，产生截然不同的视觉效果。金属度贴图则让您区分普通材质和金属材质，模拟金属特有的高光反射和颜色衰减。此外，您还将学习如何运用环境贴图来模拟物体周围环境的光照信息，使其能够自然地融入场景，反射出周围的景物，增强真实感。 色彩的魔术：操控情感与氛围 色彩不仅是视觉的组成部分，更是传递情感、塑造氛围的强大武器。本书将探讨色彩理论在计算机图形学中的应用，包括色彩和谐、对比度、饱和度以及色彩心理学等。您将学习如何通过调整色彩来引导观众的注意力，营造特定的情绪，例如温暖的色调可以带来舒适感，冷色调可以营造神秘或疏离的氛围。色彩校正和调色板的应用也将被详细介绍，让您能够为您的作品注入独特的艺术风格，使其在众多视觉内容中脱颖而出。 进阶的探索：特效与后处理的魅力 在掌握了基础的渲染技术后，本书将带领您迈向更高级的视觉效果创作。您将学习如何模拟粒子系统，创建火焰、烟雾、水流、爆炸等动态效果，为场景增添活力与震撼力。体积光、景深、运动模糊等后期处理技术将被深入剖析，这些技术能够极大地提升画面的电影感和真实感，让观众仿佛置身于真实的场景之中。您还将接触到描边、轮廓线等特殊的渲染技术，为卡通渲染或特殊艺术风格打下基础。 从灵感到实现：艺术与技术的融合 本书不仅仅是一本技术手册，更是激发您创意灵感的源泉。我们相信，最出色的视觉效果源于对艺术的深刻理解和对技术的精湛运用。因此，本书在讲解技术原理的同时，也将穿插大量的实例分析和创作思路，帮助您将脑海中的奇思妙想转化为触手可及的数字现实。无论是想要创作令人惊艳的游戏画面，还是设计引人入胜的动画短片，亦或是构建富有表现力的交互式体验，本书都将为您提供坚实的技术基础和无限的创作可能。 面向未来的思考： 随着科技的飞速发展，虚拟现实（VR）、增强现实（AR）、以及光线追踪等前沿技术的兴起，对高质量视觉表现的需求日益增长。本书将为您打下坚实的基础，让您能够快速适应这些新兴领域的需求，引领下一代视觉体验的创新。理解并掌握这些底层的视觉原理，将使您在未来的数字创作浪潮中拥有更强的竞争力。 踏上您的视觉探索之旅： 本书的每一章节都力求深入浅出，将复杂的概念以清晰易懂的方式呈现。无论您是初学者，还是希望精进技艺的开发者，本书都将是您在视觉探索之旅中不可或缺的伴侣。准备好迎接一场关于光影、色彩与材质的奇妙旅程了吗？让我们一起揭开数字世界视觉表现力的神秘面纱，用您的双手创造出令人赞叹的视觉奇迹！

评分☆☆☆☆☆

我一直觉得，想要在3D游戏开发领域做出令人惊艳的视觉效果，Shader开发是绕不开的关键一环。然而，很多时候，相关的学习资料要么过于理论化，要么过于碎片化，很难形成一个完整的知识体系。这本书的出现，恰恰填补了这一市场空白。它不仅系统地介绍了Unity ShaderLab的方方面面，更重要的是，它将理论知识与实际项目紧密结合。书中提供的每一个案例，都是从一个实际的视觉需求出发，然后一步步地解析如何通过Shader来实现。比如，书中对后处理效果的讲解，就非常有实践价值。它不仅教你如何实现屏幕空间的模糊、辉光、颜色校正等效果，还告诉你如何在Unity中集成这些后处理流程，以及如何优化性能，让这些效果能够在目标平台上流畅运行。这对于我这样希望提升游戏美术表现力的开发者来说，简直是雪中送炭。而且，书中对不同渲染管线（URP, HDRP）下Shader的差异性也做了提及，虽然重心可能偏向Built-in Render Pipeline，但这种前瞻性的介绍，让我对未来的学习方向有了初步的认识。我特别欣赏书中对Shader优化部分的讲解，这部分内容在很多入门教材中都会被忽略，但对于实际项目而言，性能优化却是至关重要的。作者通过具体的例子，展示了如何通过代码的精简、变量的复用、以及对GPU特性的理解来提升Shader的执行效率。这本书的价值，不仅仅在于它教会了我如何写Shader，更在于它教会了我如何写出“好”的Shader。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出现，简直就像在Unity Shader开发这条看似荆棘密布的道路上，为我这等菜鸟点亮了一盏指路明灯。我之前尝试过阅读一些官方文档，以及零散的博客文章，但总是感觉抓不住重点，很多概念晦涩难懂，代码示例也往往只讲到皮毛，让我不知如何深入。尤其是关于ShaderLab的语法，总觉得有种隔阂感，无法真正将其内化为自己的工具。而这本书，则从最基础的ShaderLab语法结构开始，层层递进，用大量精心设计的案例，将抽象的概念变得具象化。它不仅仅是教你写代码，更是告诉你写代码的“为什么”。例如，在讲解光照模型时，作者并没有直接丢给你复杂的数学公式，而是先从一个简单的漫反射模型讲起，逐步加入高光、反射等，每一步都配有清晰的解释和效果对比，让我恍然大悟，原来光照在3D世界里是这样运作的。书中的代码也非常实用，涵盖了从基础的颜色混合、纹理采样，到更高级的后处理效果、卡通渲染等，每一个例子都足够我反复琢磨和实践。更重要的是，作者在讲解过程中，经常会穿插一些“陷阱”和“坑”，提前告诉我可能遇到的问题以及解决方法，这简直是节省了我无数的调试时间和走弯路的机会。读完书中的一部分，我就会迫不及待地在Unity中动手实践，看着自己写出的Shader一步步实现预期的效果，那种成就感无与伦比。这本书真的做到了“实战”二字，让我在理论学习和实际应用之间搭建了坚实的桥梁。

评分☆☆☆☆☆

说实话，一开始我购买这本书，是抱着一种试试看的心态，因为我之前对Shader开发有着一种天然的恐惧感。觉得那是一门非常高深且与我距离遥远的学科。但翻开这本书后，这种恐惧感迅速被好奇和兴奋所取代。作者的写作风格非常亲切，他善于用通俗易懂的比喻来解释复杂的概念，避免了大量枯燥的技术术语堆砌。比如，在讲解Shader的编译过程时，他将ShaderLab比作一种“指令语言”，而GPU则是一个“勤劳的画师”，这让我立刻就找到了代入感。书中对每一行代码的讲解都非常到位，不会留下任何模糊的地带。它不仅告诉你这行代码的作用是什么，还会解释它为什么这样写，以及它与其他代码之间的关联。尤其是对于一些在Unity中非常常用的Shader关键字和函数，作者都进行了深入的剖析，让我理解了它们在渲染流程中所扮演的角色。书中提供的案例也覆盖了从入门到进阶的各个阶段，从简单的颜色叠加，到复杂的卡通轮廓线，再到一些性能优化的技巧，每一个案例都循序渐进，让我在完成前一个案例后，能够自信地迎接下一个挑战。阅读这本书的过程，就像是在和一位经验丰富的老师进行一对一的辅导，我有什么疑问，书里都会及时地给出解答，而且答案都恰到好处，不会过多也不会过少。我强烈推荐这本书给所有想要在Unity中进行Shader开发的朋友，无论你是完全的新手，还是有一些基础的开发者，都能从中获益良多。

评分☆☆☆☆☆

我必须承认，在这本书的帮助下，我对Unity Shader的理解提升到了一个全新的高度。之前，我总是习惯于直接复制粘贴网上的Shader代码，用起来倒是没问题，但一旦需要修改或者实现一些定制化的视觉效果，就显得捉襟见肘，完全不知从何下手。这本书给我带来的最大改变，就是让我从一个“Shader使用者”变成了一个“Shader创造者”。它非常注重对Shader内在逻辑的剖析，比如如何处理顶点数据，如何在片段着色器中进行像素级别的计算，以及如何利用Unity提供的内置变量和函数来控制渲染流程。书中关于表面着色器（Surface Shader）的讲解尤为出色，它将复杂的渲染管线隐藏在简洁的接口之下，让我能够更专注于材质的属性和表现，而不是被底层的GPU编程细节所困扰。而当需要更精细的控制时，作者也并没有回避计算着色器（Compute Shader）的讲解，虽然这部分内容对我来说还有些挑战，但书中的引导让我看到了未来可以探索的方向。书中对各种渲染技巧的介绍，例如视差映射、次表面散射、毛发渲染等，都给了我极大的启发。通过阅读这些章节，我不仅学会了如何实现这些效果，更重要的是理解了它们背后的原理，这让我以后在面对新的视觉需求时，能够更有针对性地去设计和实现。这本书就像一本武林秘籍，不仅传授了招式，更重要的是点明了内功心法，让我从此在Shader的武学道路上，不再是盲人摸象，而是有了清晰的脉络和方向。

评分☆☆☆☆☆

老实说，作为一名Unity开发者，我一直对Shader这块心有余悸。总觉得它像是3D图形世界的“黑魔法”，门槛很高，难以驾驭。之前也尝试过一些在线教程，但往往是只见树木不见森林，学到的都是零散的技巧，无法形成完整的体系。这本书则彻底改变了我的看法。它以一种非常系统和结构化的方式，将Shader开发这个复杂的主题，分解成了易于理解的各个部分。从ShaderLab的基础语法、变量、函数，到各种内置的Shader类型，再到具体的着色器（Vertex Shader, Fragment Shader），再到更高级的表面着色器和计算着色器，每一个环节都衔接得非常自然。书中的代码示例都非常清晰，而且附带了详细的注释，让你能够一目了然地理解每一行代码的作用。更重要的是，作者在讲解过程中，不仅关注“怎么做”，更关注“为什么这么做”，深入剖析了Shader在渲染流程中的各个阶段是如何工作的，这让我能够从更根本的层面去理解Shader的逻辑。书中对一些常见效果的实现，比如粒子系统的自定义渲染、地形的混合渲染、以及一些风格化的渲染技术，都进行了非常详尽的讲解，这些都是我在实际项目中非常需要用到的。读完这本书，我感觉自己对Unity Shader的掌握程度，得到了质的飞跃，以前觉得高不可攀的Shader世界，现在在我看来，已经变得触手可及。这本书绝对是我Unity开发生涯中，一本不可多得的宝藏。

评分☆☆☆☆☆

彩色目录装帧没装好掉出来一页。

评分☆☆☆☆☆

很详细，实用。

评分☆☆☆☆☆

不够详细，只有有3D基础的能看的懂

评分☆☆☆☆☆

专业品质 值得信赖 高效安全

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满减活动时买的，超级划算

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shader熟悉的可以看看

评分☆☆☆☆☆

送货很快，京东没得说，书应该是正版，还没看

评分☆☆☆☆☆

挺不错的书