简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

[英] 艾伦朱科尼 冯乐乐 著

图书标签:

• Unity
• Shader
• 着色器
• 屏幕特效
• 图形编程
• 游戏开发
• Unity3D
• CG
• HLSL
• 渲染技术
• 入门教程

店铺： 旷氏文豪图书专营店

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111564423

商品编码：12474752299

YL6113  9787111564423 9787115423054

Unity着色器和屏幕**开发（原书第2版）

本书从基础的着色器结构到着色器的创建，循序渐进地讲解着色器的各种知识，不仅介绍基于物理基础的渲染和全局照明的使用，而且详细介绍如何开发后期**，如夜视等。每章都会介绍一些新的技巧，以改善着色器质量或者提升着色器代码编写效率等。读者可以通过逐章阅读来构筑整个知识体系，学会制作现代游戏视觉的技术。

译者序

前 言

第1章 创建你的1个着色器1 

1.1 引言1 

1.2 创建基本的标准着色器2 

1.3 从Unity 4向Unity 5迁移6 

1.4 给着色器添加属性9 

1.5 在表面着色器中使用属性12 

第2章 表面着色器和纹理映射17 

2.1 引言17 

2.2 漫反射着色18 

2.3 使用包装数组20 

2.4 给着色器添加纹理22 

2.5 通过修改UV值来滑动纹理25 

2.6 法线映射27 

2.7 创建透明材质32 

2.8 创建全息着色器34 

2.9 打包和混合纹理37 

2.10 在地形周围创建圆环41 

第3章 理解光照模型45 

3.1 引言45 

3.2 创建自定义的漫反射光照模型46 

3.3 创建卡通着色器49 

3.4 创建冯氏反射类型光照模型52 

3.5 创建BlinnPhong反射类型光照模型56 

3.6 创建各向异性反射类型光照模型59 

第4章 Unity 5中基于物理基础的渲染64 

4.1 引言64 

4.2 理解金属光泽属性65 

4.3 给PBR添加透明度68 

4.4 创建镜面和反射型表面71 

4.5 在场景中添加烘焙光74 

第5章 顶点函数78 

5.1 引言78 

5.2 在表面着色器中访问顶点颜色79 

5.3 表面着色器中的顶点动画82 

5.4 挤压模型85 

5.5 实现雪花着色器88 

5.6 实现体积爆炸效果91 

第6章 碎片着色器和抓取96 

6.1 引言96 

6.2 理解顶点和碎片着色器96 

6.3 使用抓取100 

6.4 实现玻璃着色器103 

6.5 给2D游戏添加水面着色器105 

第7章 移动端着色器优化109 

7.1 引言109 

7.2 什么是轻量着色器109 

7.3 对着色器进行性能分析114 

7.4 移动平台上的着色器修改119 

第8章 使用Unity的渲染纹理实现屏幕**123 

8.1 引言123 

8.2 创建屏幕**的脚本系统124 

8.3 使用屏幕**实现亮度、饱和度以及对比度131 

8.4 使用屏幕**实现类似Photoshop的基本混合模式136 

8.5 使用屏幕**实现覆盖混合模式141 

第9章 游戏可玩性和屏幕**145 

9.1 引言145 

9.2 创建老电影风格的屏幕**146 

9.3 创建夜视风格的屏幕**155 

第10章 **着色技术163 

10.1 引言163 

10.2 使用Unity中内置的CgInclude文件163 

10.3 使用CgInclude对着色器进行模块化166 

10.4 实现毛皮着色器169 

10.5 使用数组实现热度图174..........

Unity Shader入门精要

内 容 提 要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杰出游戏的心愿更近一步。本书的主要内容为：第1章讲解了学习Unity Shader应该从哪里着手；第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的工作原理有着非常重要的作用；第3章讲解Unity Shader的实现原理和基本语法；第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；第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；第6章学习如何在Shader中实现基本的光照模型；第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；第8章学习如何实现透明度测试和透明度混合等透明效果；第9章讲解复杂的光照实现；第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**纹理；第11章学习用Shader实现纹理动画、顶点动画等动态效果；第12章讲解了屏幕后处理效果的屏幕**；第13章使用深度纹理和法线纹理实现更多屏幕**；第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；第15章讲解噪声在游戏渲染中的应用；第16章介绍了常见的优化技巧；第17章介绍用表面着色器实现渲染；第18章讲解基于物理渲染的技术；第19章讲解在升级Unity 5时可能出现的问题，并给出解决方法；第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。本书适合Unity初学者、游戏开发者、程序员，也可以作为大专院校相关**师生的学习用书，以及培训学校的培训教材。
第1篇　基础篇

第1章　欢迎来到Shader的世界　2

1.1　程序员的三大浪漫　2

1.2　本书结构　3

第2章　渲染流水线　5

2.1　综述　5

2.1.1　什么是流水线　5

2.1.2　什么是渲染流水线　6

2.2　CPU和GPU之间的通信　7

2.2.1　把数据加载到显存中　7

2.2.2　设置渲染状态　8

2.2.3　调用Draw Call　8

2.3　GPU流水线　9

2.3.1　概述　9

2.3.2　顶点着色器　10

2.3.3　裁剪　11

2.3.4　屏幕映射　11

2.3.5　三角形设置　12

2.3.6　三角形遍历　13

2.3.7　片元着色器　13

2.3.8　逐片元操作　14

2.3.9　总结　17

2.4　一些容易困惑的地方　18

2.4.1　什么是OpenGL/DirectX　18

2.4.2　什么是HLSL、GLSL、CG　19

2.4.3　什么是Draw Call　20

2.4.4　什么是固定管线渲染　22

2.5　那么，你明白什么是Shader了吗　23

2.6　扩展阅读　23

第3章　Unity Shader基础　24

3.1　Unity Shader概述　25

3.1.1　一对好兄弟：材质和Unity Shader　25

3.1.2　Unity中的材质　26

3.1.3　Unity中的Shader　26

3.2　Unity Shader的基础：ShaderLab　28

3.3　Unity Shader的结构　29

3.3.1　给我们的Shader起个名字　29

3.3.2　材质和Unity Shader的桥梁：Properties　29

3.3.3　重量级成员：SubShader　31

3.3.4　留一条后路：Fallback　33

3.3.5　ShaderLab还有其他的语义吗　33

3.4　Unity Shader的形式　33

3.4.1　Unity的宠儿：表面着色器　34

3.4.2　*聪明的孩子：顶点/片元着色器　35

3.4.3　被抛弃的角落：固定函数着色器　35

3.4.4　选择哪种Unity Shader形式　36

3.5　本书使用的Unity Shader形式　36

3.6　答疑解惑

《Unity着色器与屏幕特效开发：从入门到精通》 简介： 本书是献给所有渴望在Unity引擎中释放视觉潜力的开发者们的终极指南。我们深知，在当今竞争激烈的游戏开发领域，令人惊叹的视觉效果已不再是奢侈品，而是吸引玩家、提升游戏沉浸感的必备要素。然而，掌握着色器和屏幕特效的开发，往往是许多开发者心中的一道高墙。本书正是为了帮你跨越这道高墙而精心设计，它将带领你从零开始，逐步深入Unity强大的着色器和特效系统，让你能够独立创造出令人赞叹的视觉奇迹。 核心内容与价值： 本书并非一本浅尝辄止的入门教程，而是旨在为你构建一个坚实而全面的知识体系，让你真正理解其背后的原理，并能灵活运用到实际项目中。我们摒弃了市面上许多过于简化的“调色板式”教学，而是深入到每一个关键概念的本质。 着色器语言的深度解析： 你将全面掌握Unity Shader Language（HLSL/CG），理解其语法结构、内置变量、常用函数以及不同的着色器模型（如Lambert、Blinn-Phong、PBR等）的工作原理。我们会详细讲解顶点着色器和片元着色器在渲染管线中的作用，以及它们如何协同工作来生成最终的像素颜色。你将学会如何通过编写自定义着色器来实现各种材质效果，从基础的光照模型到更复杂的表面特性，如半透明、折射、次表面散射等。 图形渲染管线的透彻理解： 了解渲染管线是掌握着色器的基石。本书将为你揭示Unity渲染管线（包括固定管线和可编程管线，并侧重于现代的URP/HDRP）的运作流程，从CPU发送绘制命令到GPU最终生成图像的每一个环节。我们将重点讲解深度缓冲、模板缓冲、混合模式、剔除等概念，让你明白为什么某些效果会出现，以及如何优化渲染效率。 屏幕特效的系统构建： 屏幕特效是赋予游戏生命力的重要手段。本书将系统地介绍各种常见的屏幕特效的实现原理和开发技巧，包括： 后处理（Post-Processing）技术： 深入讲解如何通过屏幕后处理来改变整个画面的色彩、对比度、亮度，实现电影级的视觉风格。你将学会如何从头开始编写自定义的后处理着色器，实现景深（Depth of Field）、运动模糊（Motion Blur）、屏幕抖动（Screen Shake）、色彩分级（Color Grading）、泛光（Bloom）、抗锯齿（Anti-aliasing）等效果。 体积光（Volumetric Lighting）： 掌握如何模拟光线在空气中传播时产生的体积感，为场景增加真实的光照氛围。 粒子系统（Particle System）的高级应用： 结合着色器，让粒子系统焕发新生。我们将演示如何利用自定义粒子着色器实现更复杂的粒子行为，如火焰、烟雾、魔法效果的逼真模拟，以及粒子与场景的交互。 屏幕空间反射（Screen Space Reflections）与屏幕空间环境光遮蔽（Screen Space Ambient Occlusion）： 理解这些高级特效如何利用屏幕上的信息来近似计算反射和遮蔽效果，从而在不显著增加渲染成本的情况下，大幅提升画面的真实感。 图像处理算法在游戏中的应用： 探讨如何将卷积、高斯模糊、Sobel算子等经典的图像处理算法应用于游戏特效中，创造出独特的视觉风格。 PBR（Physically Based Rendering）工作流的精髓： 随着PBR成为主流，本书将深入讲解基于物理的渲染理念，包括金属度（Metallic）、光滑度（Smoothness）/粗糙度（Roughness）、菲涅尔效应（Fresnel）等参数的含义和作用，以及如何在Unity中正确地设置PBR材质，以达到更加真实的光影效果。你将学会如何使用材质球编辑器和导入PBR纹理贴图，并理解不同PBR纹理（如Albedo, Normal, Metallic, Smoothness, AO）的功能。 URP/HDRP下的特效开发： 针对Unity当下主流的通用渲染管线（URP）和高清渲染管线（HDRP），本书将提供详细的开发指南。你将学习如何在URP/HDRP环境中创建和优化着色器，利用其提供的节点编辑器和Shader Graph工具，以及如何实现特定于这些管线的高级特效。 性能优化策略： 视觉效果固然重要，但流畅的帧率是游戏体验的保证。本书不会忽略性能优化，我们将探讨各种着色器和特效的性能瓶颈，并提供实用的优化技巧，如纹理压缩、着色器变体、LOD（Level of Detail）、GPU实例化、绘制批次优化等，帮助你在追求极致视觉的同时，也能保持良好的游戏性能。 实践驱动的学习方法： 本书理论与实践并重。每一章都包含精心设计的代码示例、案例分析和实践练习，引导你动手操作，将理论知识转化为实际能力。你将有机会亲手编写各种着色器，搭建复杂的特效场景，从基础的透明材质到炫酷的魔法爆炸，让你在实践中巩固所学。 本书适合读者： Unity初学者： 已经掌握Unity基础操作，希望进一步提升游戏画面的开发者。 有一定着色器基础的开发者： 希望系统梳理知识体系，深入理解渲染原理，掌握更高级技巧的开发者。 美术师和技术美术师： 想要深入理解着色器和特效背后的技术原理，以便更好地与程序员协作，或独立实现创意效果的美术人员。 独立游戏开发者： 寻求在有限资源下创造出高品质视觉效果的团队或个人。 对图形学和渲染技术感兴趣的爱好者： 想要了解现代游戏引擎如何实现逼真视觉效果的学生和技术爱好者。 阅读本书，你将获得： 独立创造视觉奇迹的能力： 不再受限于现有的资源包，能够根据项目需求，量身定制独一无二的视觉效果。 对Unity渲染管线的深刻理解： 能够更好地诊断和解决渲染相关的问题，优化游戏性能。 掌握行业领先的PBR渲染技术： 创作出符合现代游戏画面标准的逼真材质。 精通各种屏幕特效的实现： 为你的游戏增添电影级的视觉表现力。 强大的问题解决能力： 面对复杂的视觉挑战，能够游刃有余地找到解决方案。 职业发展的新维度： 成为一名掌握核心图形技术的稀缺人才，在游戏开发领域更具竞争力。 结语： 在游戏开发的漫漫征途中，视觉表现力是连接开发者创意与玩家感官的桥梁。掌握着色器和屏幕特效开发，就像是为你的游戏注入了灵魂，赋予了它生命力。《Unity着色器与屏幕特效开发：从入门到精通》将是你在这条道路上最可靠的伙伴，它将帮助你点燃创造的火焰，将脑海中的奇思妙想，一一呈现在游戏的世界之中。让我们一同踏上这场令人兴奋的视觉探索之旅吧！

评分☆☆☆☆☆

这本书对于想要深入理解Unity渲染底层机制，并希望在此基础上进行深度定制的开发者来说，是一份宝贵的财富。它不仅仅是停留在表面介绍Shader，而是深入到了渲染管线的各个环节，从CPU到GPU的数据流转，到多通道渲染、渲染队列、以及如何编写自定义的渲染Pass。我之前对Unity的渲染流程一直有些模糊的概念，这本书则将这些零散的知识点串联起来，形成了一个完整的体系。书中对GPU调试工具的使用，以及如何分析和优化渲染性能的指导，也对我帮助巨大。我曾经花了大量时间在性能调优上，但收效甚微，这本书则提供了一个系统性的方法论。它鼓励读者去探索和实验，去理解“为什么”而不是仅仅“怎么做”。对于那些追求极致性能和独特渲染效果的开发者，这本书绝对能激发你的灵感，并为你提供坚实的技术支撑。

评分☆☆☆☆☆

在接触这本书之前，我对Shader的理解非常有限，仅仅停留在一些简单的顶点和片元着色器的层面。这本书的出现，彻底改变了我的认知。它从最基础的Shader语言语法讲起，逐步深入到更复杂的概念，比如Subsurface Scattering、Parallax Mapping、Tessellation等。书中对每一个概念的讲解都非常到位，通过丰富的实例，我不仅理解了理论，更能亲手实践。我特别喜欢书中关于Shader代码优化的章节，它为我提供了很多实用的技巧，帮助我写出更高效、性能更好的Shader。我之前遇到过很多性能瓶颈，但不知道如何解决，这本书给了我很多启发。它不仅仅是一本技术手册，更像是一位经验丰富的导师，引导我一步步走向Shader开发的精通之路。我曾一度认为Shader开发是相当枯燥和困难的，但这本书却让这个过程变得有趣且富有成效。

评分☆☆☆☆☆

屏幕特效是游戏视觉表现力的重要组成部分，而这本书恰好满足了我这方面的求知欲。我一直对各种炫酷的屏幕后处理效果，如泛光（Bloom）、景深（Depth of Field）、运动模糊（Motion Blur）等非常着迷，但一直苦于没有一个系统性的学习途径。这本书就像一盏明灯，它详细拆解了这些效果的实现原理，并提供了详细的代码实现。我尤其欣赏书中对Shader Graph的运用，它让可视化编程成为可能，即使是之前对HLSL/GLSL不甚了解的开发者，也能通过直观的节点连接来构建复杂的屏幕特效。书中还涉及了许多高级的屏幕特效技术，比如体积光（Volumetric Lighting）和粒子系统的集成，这些内容让我大开眼界。我曾经尝试过自己实现一些简单的屏幕效果，但总是效果不佳，而且性能也存在问题。这本书不仅教会了我如何实现，更教会了我如何优化，如何根据不同的硬件平台做出权衡。对于希望提升游戏画面表现力，让作品更加吸睛的独立游戏开发者来说，这本书的价值无法估量。

评分☆☆☆☆☆

一本让我对Unity渲染管线有了全新认识的书。我一直对PBR（基于物理的渲染）概念很感兴趣，但总是感觉停留在表面，理解不够深入。这本书循序渐进地讲解了PBR的各个方面，从光照模型到材质属性，再到纹理的生成和应用，都做了详尽的分析。尤其让我印象深刻的是，书中不仅仅是理论的堆砌，而是通过大量的代码示例和图示，将抽象的概念具象化。我之前尝试过一些PBR教程，但往往因为缺乏清晰的解释而卡住，这本书则不一样，它提供了一个扎实的理论基础，让我能够更好地理解为什么某些设置会产生预期的效果。书中关于实时渲染中光照计算的复杂性，以及如何通过各种技术（如光照探针、反射探针）来优化性能，也让我茅塞顿开。对于想要深入理解Unity渲染底层原理，并希望制作出更逼真视觉效果的开发者来说，这本书绝对是不可多得的宝藏。我特别喜欢书中对全局光照（GI）的讲解，它清晰地阐述了静态GI和实时GI的区别，以及在不同场景下如何选择和优化。

评分☆☆☆☆☆

对于那些希望在Unity中创造独特艺术风格的开发者来说，这本书绝对是必读之选。它不仅仅是关于技术，更是关于如何将技术与艺术相结合。书中深入探讨了各种风格化的渲染技术，例如卡通渲染（Cel Shading）、油画风格、水墨风格等，并提供了实现这些风格的Shader代码和思路。我特别喜欢书中关于自定义渲染管线（Custom Render Pipeline）的讲解，它让我能够摆脱Unity默认渲染管线的限制，完全掌控渲染过程。这为我实现一些非传统的视觉效果提供了巨大的灵活性。我曾经尝试过一些第三方美术资源包，但总觉得无法完全满足我的创意需求，这本书让我获得了独立实现各种风格化效果的能力，极大地拓展了我的创作边界。书中关于透明度混合、半透明物体渲染的详细阐述，也解决了我在实际项目中遇到的一个长期难题。