Unity Shader 编程入门指南及在小游戏中的实践

# 1. 理解Shader编程基础

在游戏开发和图形编程中，Shader是一种能够实时处理图形和光影效果的程序。它能够在GPU上运行，提高图形渲染效率，常应用于游戏开发、动画制作、虚拟现实等领域。

**Shader编程语言简介：**
HLSL（High-Level Shader Language）主要用于Windows平台，而GLSL（OpenGL Shader Language）主要用于OpenGL和WebGL。开发Shader需要特定的编程环境，如Unity、Unreal Engine等游戏引擎。

理解Shader编程基础对于深入掌握图形学和游戏开发至关重要，它涉及到光照、材质、阴影等方面，通过学习Shader编程，开发者能够实现更加逼真的视觉效果，提升用户体验。深入了解Shader编程的应用领域以及语言选择，有助于开发者更好地应用Shader技术在实际项目中。

# 2. 掌握Shader编程基础知识

#### Shader的渲染流程

##### 顶点着色器

顶点着色器是处理每个顶点的Shader阶段，负责将输入的顶点位置进行变换。其主要作用是将3D空间中的顶点坐标转换为屏幕空间坐标系中的位置。顶点着色器的输入包括顶点信息，典型的输出是变换后的顶点位置。

// 顶点着色器代码示例
void main() {
    gl_Position = projection_matrix * view_matrix * model_matrix * vec4(vertex_position, 1.0);
}

##### 片段着色器

片段着色器用于计算每个片段（像素）的颜色。它可以实现光照、纹理映射等效果，是渲染管线中关键的一环。片段着色器的输入一般包括从顶点着色器传递的数据，典型的输出是最终渲染的像素颜色。

// 片段着色器代码示例
void main() {
    vec3 color = vec3(1.0, 0.0, 0.0);
    gl_FragColor = vec4(color, 1.0);
}

##### 几何着色器

几何着色器是一种可选的Shader阶段，可以在渲染过程中对几何图元进行额外处理。它可以添加、删除、修改顶点信息，实现更复杂的几何处理效果。几何着色器的输入输出涉及几何图元的信息。

// 几何着色器代码示例
layout(triangles) in;
layout(triangle_strip, max_vertices = 3) out;

void main() {
    for (int i = 0; i < gl_in.length(); i++) {
        gl_Position = gl_in[i].gl_Position;
        EmitVertex();
    }
    EndPrimitive();
}

在Shader的渲染流程中，顶点着色器负责将顶点数据从模型空间转换到屏幕空间，片段着色器则处理像素的最终颜色输出，而几何着色器可以在渲染过程中对几何图元进行处理，为渲染管线增加了灵活