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《Unity 3D着色器代码分析教程+参考手册》- 面向有Unity 3D开发经验的读者。
内容简介
本书既是一本Unity 3D着色器代码分析教程，也是一本Unity 3D着色器编程参考手册。全书共12章，主要内容包括：实时3D渲染流水线，辐射度、光度和色度学基本理论，Unity 3D着色器系统，着色器工具函数，Unity 3D引擎的多例化技术，前向渲染和延迟渲染，Unity 3D的全局光照和阴影，UnityShadow Library.cginc文件分析，AutoLight.cginc文件分析，基于物理的光照模型，Unity 3D标准着色器和Standard. shader文件分析，片元着色器实时绘制图像实战案例。
本书适合Unity Shader的游戏开发者、程序员阅读，也可供相关专业人士参考。
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- 版权信息
- 内容提要
- 序
- 前言
- 第1章实时3D渲染流水线
- 1.1概述
- 1.2顶点处理阶段
- 1.2.1顶点的组织方式
- 1.2.2坐标系统和顶点法线的确定方式
- 1.2.3把顶点从模型空间变换到世界空间
- 1.2.4把顶点从世界空间变换到观察空间
- 1.2.5把顶点从观察空间变换到裁剪空间
- 1.3光栅化阶段
- 1.3.1裁剪操作
- 1.3.2透视除法
- 1.3.3背面剔除操作
- 1.3.4视口变换
- 1.3.5扫描转换
- 1.4片元处理与输出合并阶段
- 1.4.1纹理操作
- 1.4.2输出合并中的深度值操作
- 1.4.3输出合并中的Alpha值操作
- 1.4.4Unity3DShaderLab中的Alpha混合指令及深度测试指令
- 第2章辐射度、光度和色度学基本理论
- 2.1辐射度学基本理论
- 2.1.1立体角
- 2.1.2点光源、辐射强度和辐射亮度
- 2.1.3辐射出射度和辐射入射度
- 2.2光度学基本理论
- 2.3色度学基本理论
- 2.3.1什么是颜色
- 2.3.2颜色的数字化及CIE1931-RGB颜色模型
- 2.3.3CIE1931-XYZ颜色模型
- 2.3.4CIE1931-Yxy颜色模型
- 2.4伽马校正和sRGB颜色空间
- 2.4.1伽马校正
- 2.4.2sRGB颜色空间
- 2.4.3Unity3D中的伽马空间和线性空间
- 第3章Unity3D着色器系统
- 3.1从一个外观着色器程序谈起
- 3.1.1BasicDiffuse着色器展开后的代码分析
- 3.1.2外观着色器的编译指示符
- 3.1.3传给外观着色器函数的参数
- 3.2直接编写顶点着色器和片元着色器
- 3.2.1用Cg语言编写的包含着色器功能的代码片段
- 3.2.2声明目标渲染器
- 3.2.3着色器的语义
- 3.3在Cg代码中访问着色器属性块
- 3.3.1在着色器代码中声明材质属性
- 3.3.2在着色器代码中声明对应于材质属性的变量
- 3.4使用着色器多样体处理多种情况
- 3.4.1编译指示符multi_compile和shader_feature的使用方式与区别
- 3.4.2多样体关键字的使用限制
- 3.4.3内置的multi_compile指示符快捷使用方式
- 3.5多平台着色器代码的支持
- 3.6确定着色器编译器的版本
- 3.6.1和着色器编译器版本相关的宏
- 3.6.2消除着色器代码中各平台的语义差异性
- 3.6.3关闭可忽视的编译警告
- 3.6.4Unity3DShader的基本数据类型
- 3.6.5消除平台差异性
- 3.6.6统一着色器常量缓冲区的宏定义
- 3.6.7HLSL语言中的分支预测特性
- 第4章引擎提供的着色器工具函数和数据结构
- 4.1UnityShaderVariables.cginc文件中的着色器常量和函数
- 4.1.1进行变换操作用的矩阵
- 4.1.2和摄像机相关的常量缓冲区
- 4.1.3与光照相关的工具函数和内置光源
- 4.1.4与阴影相关的着色器常量缓冲区
- 4.1.5与逐帧绘制调用相关的着色器常量缓冲区
- 4.1.6与雾效果相关的常量缓冲区
- 4.1.7与光照贴图相关的常量缓冲区
- 4.2UnityCG.cginc文件中的工具函数和宏
- 4.2.1数学常数
- 4.2.2与颜色空间相关的常数和工具函数
- 4.2.3描述顶点布局格式的结构体
- 4.2.4用于进行空间变换的工具函数
- 4.2.5与光照计算相关的工具函数
- 4.2.6与HDR及光照贴图颜色编解码相关的工具函数
- 4.2.7把高精度数据编码到低精度缓冲区的函数
- 4.2.8法线贴图及其编解码操作的函数
- 4.2.9线性化深度值的工具函数
- 4.2.10合并单程立体渲染时的左右眼图像到一张纹理的函数
- 4.2.11用来实现图像效果的工具函数和预定义结构体
- 4.2.12计算屏幕坐标的工具函数
- 4.2.13与阴影处理相关的工具函数
- 4.2.14与雾效果相关的工具函数和宏
- 第5章Unity3D引擎的多例化技术
- 5.1多例化技术概述
- 5.1.1不使用GPU多例化技术绘制多个相同模型的伪代码
- 5.1.2在Direct3D11中设置输入组装阶段的示例伪代码
- 5.1.3设置顶点输入组装布局
- 5.1.4顶点着色器和片元着色器中对使用GPU多例化技术的对应设置
- 5.2如何在材质中启用多例化技术
- 5.3添加逐实例数据
- 5.3.1在外观着色器中给材质颜色变量增加GPU多例化支持的代码
- 5.3.2在C#层改变gameobject中的多例化材质颜色属性
- 5.4在顶点着色器和片元着色器中使用多例化技术
- 5.4.1在顶点着色器和片元着色器中启用GPU多例化技术
- 5.4.2UNITY_VERTEX_INPUT_INSTANCE_ID宏的定义
- 5.4.3DEFAULT_UNITY_VERTEX_INPUT_INSTANCE_ID宏的定义
- 5.4.4UNITY_INSTANCING_BUFFER_START及另外两个配套的宏的定义
- 5.4.5UNITY_INSTANCED_ARRAY_SIZE宏的定义
- 5.4.6UNITY_SETUP_INSTANCE_ID宏的定义
- 5.4.7DEFAULT_UNITY_SETUP_INSTANCE_ID和UNITY_TRANSFER_INSTANCE_ID宏的定义
- 5.4.8着色器常量缓冲区UnityDrawCallInfo的定义
- 5.4.95.4.1节中展开多例化相关的宏之后的代码
- 第6章前向渲染和延迟渲染
- 6.1前向渲染概述
- 6.2延迟渲染概述
- 6.3Unity3D中的各种渲染途径
- 6.3.1Unity3D的前向渲染途径细节
- 6.3.2Unity3D的延迟渲染途径细节
- 第7章Unity3D的全局光照和阴影
- 7.1全局照明和局部照明
- 7.2引擎提供的光源类型
- 7.2.1点光源
- 7.2.2聚光灯光源
- 7.2.3有向平行光源
- 7.2.4区域面光源
- 7.2.5cookie
- 7.3使用实时模式光源进行全局照明
- 7.4使用烘焙式光照贴图进行全局照明
- 7.5使用混合光照进行全局照明
- 7.5.1BakedIndirect照明模式
- 7.5.2Shadowmask照明模式
- 7.5.3Subtractive照明模式
- 7.6光探针照明的细节
- 7.6.1光探针照明概述
- 7.6.2在场景中布置光探针
- 7.6.3使用光探针
- 7.6.4光探针代理体
- 7.6.5反射用光探针
- 7.7探讨基于球谐函数的全局光照
- 7.7.1半球空间的光照方程
- 7.7.2蒙特卡洛积分估算法的定义
- 7.7.3球谐函数
- 7.7.4正交对偶基函数和球谐光照
- 7.7.5Unity3D中的球谐光照
- 7.8引擎中的渲染阴影的功能
- 7.8.1在光源空间中确定产生阴影的区域
- 7.8.2在屏幕空间中确定产生阴影的区域
- 7.8.3如何启用阴影
- 7.8.4透视走样和层叠式阴影贴图
- 第8章UnityShadowLibrary.cginc文件分析
- 8.1阴影与全局照明系统的关系
- 8.2聚光灯光源生成的阴影
- 8.2.1启用SPOT宏
- 8.2.2UNITY_DECLARE_SHADOWMAP宏的定义
- 8.2.3SAMPLE_DEPTH_TEXTURE及类似的宏
- 8.2.4UnitySampleShadowmap函数版本1
- 8.2.5UnitySampleShadowmap函数版本2
- 8.3点光源生成的阴影
- 8.3.1从立方体纹理贴图中取得纹素对应的深度值
- 8.3.2对采样值进行混合计算
- 8.4预烘焙的阴影
- 8.4.1LPPV_SampleProbeOcclusion函数
- 8.4.2UnitySampleBakedOcclusion函数版本1
- 8.4.3UNITY_SAMPLE_TEX2D_SAMPLER宏的定义
- 8.4.4UnitySampleBakedOcclusion函数版本2
- 8.4.5UnityGetRawBakedOcclusions函数
- 8.4.6UnityMixRealtimeAndBakedShadows函数
- 8.5阴影的淡化处理
- 8.5.1UnityComputeShadowFadeDistance函数和UnityComputeShadowFade函数
- 8.5.2梯度计算
- 8.6计算深度阴影的偏移值
- 8.6.1UnityGetReceiverPlaneDepthBias函数
- 8.6.2UnityCombineShadowcoordComponents函数
- 8.7PCF阴影过滤的相关函数
- 8.7.1UnitySampleShadowmap_PCF3x3NoHardwareSupport函数
- 8.7.2用于进行PCF过滤的辅助函数
- 8.7.3执行PCF过滤操作的函数
- 8.7.4基于3×3内核高斯模糊的PCF过滤操作
- 第9章AutoLight.cginc文件分析
- 9.1DIRECTIONAL宏的定义
- 9.2有向平行光产生的基于屏幕空间的阴影的相关函数
- 9.2.1启用UNITY_NO_SCREENSPACE_SHADOWS宏时TRANSFER_SHADOW宏的定义
- 9.2.2启用UNITY_NO_SCREENSPACE_SHADOWS宏时的unitySampleShadow函数
- 9.2.3未启用UNITY_NO_SCREENSPACE_SHADOWS宏时TRANSFER_SHADOW宏的定义
- 9.2.4UNITY_SAMPLE_SCREEN_SHADOW宏和UNITY_DECLARE_SCREENSPACE_SHADOWMAP宏的定义
- 9.3Unity3D5.6版本后的阴影和光照计算工具函数
- 9.3.1UnityComputeForwardShadows函数
- 9.3.2不同编译条件下的UNITY_SHADOW_COORDS、UNITY_TRANSFER_SHADOW和UNITY_SHADOW_ATTENUATION宏的定义
- 9.3.3计算点光源的光亮度衰减的宏
- 9.3.4计算聚光灯光源的光亮度衰减的宏
- 9.3.5计算有向平行光源的光亮度衰减的宏
- 9.3.6计算带cookie的点光源的光亮度衰减的宏
- 9.3.7计算带cookie的有向平行光源的光亮度衰减的宏
- 第10章基于物理的光照模型
- 10.1漫反射和Lambert光照模型
- 10.2镜面反射和Phong光照模型
- 10.3Blinn-Phong光照模型
- 10.4基于物理的光照模型的相关概念
- 10.4.1光的折射和折射率
- 10.4.2均匀介质
- 10.4.3散射
- 10.4.4双向反射分布函数
- 10.4.5菲涅尔反射
- 10.4.6微表面和Cook-Torrance模型
- 10.4.7定义菲涅尔方程
- 10.4.8Cook-TorranceBRDF模型
- 第11章Unity3D标准着色器和Standard.shader文件分析
- 11.1标准着色器中的各项材质属性
- 11.1.1RenderingMode属性
- 11.1.2Albedo属性
- 11.1.3Metal属性
- 11.1.4Smoothness属性
- 11.1.5NormalMap属性
- 11.1.6HeightMap属性
- 11.1.7Occlusion属性
- 11.1.8Emission属性
- 11.1.9SecondaryMap属性
- 11.1.10DetailMask属性
- 11.2Standard.shader中的属性变量
- 11.2.1Standard.shader代码段中的属性变量
- 11.2.2Standard.shader代码段中的MetallicSetup函数
- 11.3第一个SubShader的前向通路
- 11.3.1前向通路的简化版顶点着色器入口函数
- 11.3.2前向通路的简化版片元着色器入口函数
- 11.3.3前向通路的简化版着色器流程
- 11.3.4前向通路的标准版顶点着色器入口函数
- 11.3.5前向通路的标准版片元着色器入口函数
- 11.3.6前向通路的标准版着色器流程
- 11.4第一个SubShader的FORWARD_DELTA通路
- 11.4.1FORWARD_DELTA通路的简化版顶点着色器入口函数
- 11.4.2FORWARD_DELTA通路的简化版片元着色器入口函数
- 11.4.3FORWARD_DELTA通路的简化版着色器流程
- 11.4.4FORWARD_DELTA通路的标准版顶点着色器入口函数
- 11.4.5FORWARD_DELTA通路的标准版片元着色器入口函数
- 11.4.6FORWARD_DELTA通路的标准版着色器流程
- 11.5第一个SubShader的ShadowCaster通路
- 11.5.1ShadowCaster通路的编译指示符以及着色器变量和宏
- 11.5.2ShadowCaster通路的顶点着色器入口函数
- 11.5.3ShadowCaster通路的片元着色器入口函数
- 11.6第一个SubShader的延迟通路
- 11.6.1延迟通路的顶点着色器入口函数
- 11.6.2延迟通路的片元着色器入口函数
- 11.7第一个SubShader的元渲染通路
- 11.7.1元渲染通路的顶点着色器入口函数
- 11.7.2元渲染通路的片元着色器入口函数
- 11.8UnityStandardInput.cginc的结构体、着色器变量、宏和函数
- 11.8.1文件中预定义的宏
- 11.8.2VertexInput结构体
- 11.8.3TexCoords函数
- 11.8.4DetailMask函数
- 11.8.5Albedo函数
- 11.8.6Alpha函数
- 11.8.7Occlusion函数
- 11.8.8MetallicGloss函数
- 11.8.9Emission函数
- 11.8.10NormalInTangentSpace函数
- 11.8.11Parallax函数
- 11.9UnityStandardUtils.cginc的结构体、着色器变量、宏和函数
- 11.9.1PreMultiplyAlpha函数
- 11.9.2OneMinusReflectivityFromMetallic函数
- 11.9.3DiffuseAndSpecularFromMetallic函数
- 11.9.4LerpWhiteTo函数
- 11.9.5LerpOneTo函数
- 11.9.6ParallaxOffset1Step函数
- 11.9.7UnpackScaleNormalRGorAG函数
- 11.9.8UnpackScaleNormal函数
- 11.9.9BlendNormals函数
- 11.9.10CreateTangentToWorldPerVertex函数
- 11.9.11ShadeSHPerVertex函数
- 11.9.12ShadeSHPerPixel函数
- 11.9.13BoxProjectedCubemapDirection函数
- 11.10UnityImageBasedLighting.cginc的结构体、着色器变量、宏和函数
- 11.10.1Unity_GlossyEnvironmentData结构体
- 11.10.2UnityGlossyEnvironmentSetup函数
- 11.10.3Unity_GlossyEnvironment函数
- 11.10.4perceptualRoughnessToMipmapLevel函数
- 11.11UnityGlobalIllumination.cginc的结构体、着色器变量、宏和函数
- 11.11.1ResetUnityLight函数
- 11.11.2SubtractMainLightWithRealtimeAttenuationFromLightmap函数
- 11.11.3UnityGI_Base函数
- 11.11.4UnityGI_IndirectSpecular函数
- 11.11.5UnityGlobalIllumination函数版本1
- 11.11.6UnityGlobalIllumination函数版本2
- 11.12UnityStandardBRDF.cginc的结构体、着色器变量、宏和函数
- 11.12.1PerceptualRoughnessToRoughness函数
- 11.12.2RoughnessToPerceptualRoughness函数
- 11.12.3SmoothnessToRoughness函数
- 11.12.4SmoothnessToPerceptualRoughness函数
- 11.12.5Pow4函数的4个不同版本
- 11.12.6Pow5函数的4个不同版本
- 11.12.7FresnelTerm函数
- 11.12.8FresnelLerp函数
- 11.12.9FresnelLerpFast函数
- 11.12.10DisneyDiffuse函数
- 11.12.11SmithJointGGXVisibilityTerm函数
- 11.12.12GGXTerm函数
- 11.12.13BRDF3_Indirect函数
- 11.12.14BRDF3_Direct函数
- 11.12.15BRDF3_Unity_PBS函数
- 11.12.16BRDF2_Unity_PBS函数
- 11.12.17BRDF1_Unity_PBS函数
- 11.13UnityGBuffer.cginc的结构体、着色器变量、宏和函数
- 11.13.1UnityStandardData结构体
- 11.13.2UnityStandardDataToGbuffer函数
- 11.14UnityMetaPass.cginc的结构体、着色器变量、宏和函数
- 11.14.1UnityMetaPass常量缓冲区
- 11.14.2UnityMetaInput结构体
- 11.14.3UnityMetaVertexPosition函数
- 11.14.4UnityMetaFragment函数
- 第12章实战——在片元着色器用算法实时绘制图像
- 12.1搭建绘图环境
- 12.2设计绘制场景的着色器
- 12.2.1顶点着色器所需的数据结构和实现
- 12.2.2判断某点是否在三角形内
- 12.2.3基于距离场判定片元的颜色
- 12.2.4定义五角星几何体数据
- 12.2.5判断某点是否在圆及矩形内
- 12.2.6定义和绘制场景中的几何体
- 本书部分彩图
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版权信息
出版社：人民邮电出版社
出版时间：2019
作者：熊新科
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出版时间：2019
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