Unity3D Shader入门教程：从基础到高级

"IntroShaders_Seoul.pptx 是一份关于 Unity3D Shader 的介绍性PPT，由 Arturo Núñez 制作，他是一名 Unity Technologies 的产品布道师。这份资料深入浅出地讲解了 GPU 上的着色器编程，并提供了 DirectX 11 草丛着色器的示例以及 Amplify Shader Editor 的应用。同时，它还涵盖了图形渲染管线的基本概念。" 在计算机图形学和游戏开发中，Shader 是一组运行在 GPU（图形处理器）上的指令，用于处理图像的计算任务。以下是 Shader 的主要类型： 1. **顶点着色器 (Vertex Shader)**：处理多个顶点数据，如位置、法线和颜色。输入包括模型的几何信息，输出通常是经过变换的新位置以及其他信息，如法线、纹理坐标等。这一步骤通常涉及矩阵运算，用于实现平移、旋转和缩放等空间变换。 2. **片段着色器 (Fragment Shader)**：也称为像素着色器，它处理将变成像素的片段。输入是即将成为像素的片段信息，输出是像素的颜色以及透明度（alpha 值）。片段着色器执行的是像素级别的计算，如光照效果、纹理采样等。 3. **表面着色器 (Surface Shader)**：Unity 的一种高级着色器，自动生成代码，简化了与光照模型的交互方式。通过表面着色器，开发者可以以相对简单的方式定义物体表面的视觉效果，而无需处理底层的顶点和片段着色器细节。 编程 Shader 通常使用 Cg（C for Graphics）语言，这是一种类似于 C 语言的语法。Unity 也提供 ShaderLab，一个简化版的脚本语言，方便用户编写 Shader。在 Cg 或 ShaderLab 中，我们使用不同的精度类型，如 `float`（浮点数）、`half`（半精度浮点数）和 `fixed`（固定精度浮点数），以及各种尺寸（1、2、3 或 4 维）的变量。 例如： - `float a = 10.5;` 定义了一个浮点型变量 a。 - `float2 uv = float2(0.5, 0.5);` 创建了一个二维浮点向量，表示 UV 坐标。 - `float3 normal = float3(0.2, 0.5, 0.3);` 定义了一个三维浮点向量，用于表示法线。 - `float4 color = float4(1, 1, 0, 1);` 创建了一个四维浮点向量，代表颜色，包含红绿蓝 alpha 四个分量。 此外，我们还可以利用“swizzling”操作符访问和操作这些向量的分量，如 `c = color.rgb;` 或 `c = color.yx;`。 在着色器中，计算通常并行进行，比如对两个向量进行加法操作： ```cpp float3 a = float3(4.5, 2.2, 3.3); float3 b = float3(2.5, 3.1, 1.4); float3 result = a + b; ``` 这样的并行计算是 GPU 能力的核心，极大地提高了图形处理的效率，特别是在处理大量像素或顶点时。 这份 PPT 对于理解 Unity3D 中的 Shader 编程和渲染流程提供了一次全面的入门指导，适合想要学习或深化对游戏图形编程理解的开发者。