编辑推荐
1.一本专一介绍底层渲染的图书 。对着色器的概念、渲染流水线以及图形存储器的解释，扩展了在阴影批处理和渲染优化方面的内容。同时，针对不好理解的体积阴影和体积光，改成了在世界坐标空间内实现的程序。
2.针对Unity 5.x全新改版，删减了一些第2版中难懂且没有实际意义的内容。
3.书中的彩图文件和工程文件全部提供给读者免费下载。
内容简介
内 容 提 要
本书全面讲解了Unity Shader渲染的实用技术，分为5篇，共31章。主要内容有着色器的概念和渲染流水线，渲染原理和图形存储器，Unity中着色器的形态，着色器中用到的各种空间概念，基本的光照模型，通道，前向渲染路径，基于光照贴图的烘焙照明，柔和的低频照明，各种阴影，通道的通用指令开关，固定流水线，表面着色器，常用的材质，雾的计算，物体的分割，自定义光源，高级效果，以及着色器的组织和复用，渲染优化等。
本书适合移动开发者、游戏开发者、程序员阅读，也可作为大专院校相关专业的师生用书以及培训学校的教材。
展开全文
- 封面
- 内容提要
- 序一
- 序二
- 前言
- 服务与支持
- 目录
- 第1篇 初识庐山真面目——Unity 3D着色器
- 第1章 着色器的概念和渲染流水线
- 1.1 着色器的概念
- 1.1.1 虚拟世界中的光明和色彩
- 1.1.2 游戏开发人员的巅峰
- 1.1.3 着色器简史
- 1.1.4 着色器的实例化
- 1.1.5 着色器的实现语言
- 1.1.6 Unity 中的着色器编程
- 1.2 渲染流水线
- 1.2.1 渲染流水线简介
- 1.2.2 渲染流水线阶段
- 1.3 渲染流水线执行阶段
- 1.3.1 输入装配阶段
- 1.3.2 顶点着色器
- 1.3.3 细化阶段
- 1.3.4 几何着色器
- 1.3.5 流输出阶段
- 1.3.6 片元着色器
- 1.3.7 输出合并阶段
- 1.4 其他一些细节
- 1.4.1 延迟渲染和前向渲染
- 1.4.2 批次合并渲染
- 第2章 渲染原理和图形存储器
- 2.1 渲染原理
- 2.1.1 立即模式渲染
- 2.1.2 基于区块的（延迟）渲染
- 2.2 图形存储器
- 2.2.1 GPU 的存储系统层次体系
- 2.2.2 数据结构
- 2.2.3 渲染所需的数据结构
- 2.2.4 合并批次渲染原理回顾
- 第3章 Unity中着色器的形态
- 3.1 Unity 通过ShaderLab 来组织着色器
- 3.1.1 关键字Shader
- 3.1.2 使用子着色器组织着色器的不同实现
- 3.1.3 子着色器的重要标签
- 3.1.4 子着色器中的 Pass 块
- 3.1.5 Pass 块的标签及其名字的意义
- 3.1.6 使用 FallBack 语句保证着色器的广泛适应性
- 3.2 Unity支持的着色器编程语言
- 3.3 Unity中着色器的3种形态
- 3.3.1 固定流水线
- 3.3.2 可编程着色器
- 3.3.3 ShaderLab 中的表面着色器
- 3.4 着色器的数据接⼝——属性和uniform变量
- 3.4.1 在 Properties 块中定义属性
- 3.4.2 通过图形界面操作属性
- 3.4.3 通过脚本操控属性
- 3.4.4 矩阵——不能在属性块中定义的变量
- 3.4.5 在 Cg 代码中使用属性
- 第4章 着色器中用到的各种空间概念
- 4.1 模型空间
- 4.1.1 为什么用模型空间
- 4.1.2 在脚本和着色器中进出模型空间
- 4.2 世界坐标空间
- 4.2.1 统一的坐标空间——世界坐标空间
- 4.2.2 在脚本和着色器中进出世界坐标空间
- 4.3 视空间
- 4.3.1 渲染的需要——视空间
- 4.3.2 在脚本和着色器中进出视空间
- 4.4 空间的一块——视锥体
- 4.5 剪切空间
- 4.5.1 投影
- 4.5.2 脚本和着色器中的投影矩阵
- 4.5.3 验证NDC
- 4.6 NDC之后
- 第5章 基本的光照模型
- 5.1 光源对物体照明的分类
- 5.1.1 间接照明
- 5.1.2 直接照明
- 5.2 亮度的计算方式——光照模型
- 5.2.1 漫反射和 Lambert
- 5.2.2 镜面高光和Phong
- 5.2.3 半角向量和BlinnPhong
- 第2篇 让应用更炫彩——Unity中的照明
- 第6章 第一个执行的通道
- 6.1 不同的LightMode 被选择的顺序
- 6.1.1 渲染路径和通道的 LightMode 标签
- 6.1.2 设计可以检测渲染路径的材质
- 6.1.3 设计便于检测渲染路径的场景
- 6.1.4 观察那些渲染的通道
- 6.2 3个渲染路径之外的处理⽅式
- 6.2.1 LightMode 的其他值
- 6.2.2 设计检测用的材质
- 第7章 前向渲染路径
- 7.1 渲染物体——ForwardBase和 ForwardAdd
- 7.1.1 设计检测用的场景和材质
- 7.1.2 ForwardBase 和ForwardAdd 的表现
- 7.2 前向渲染路径下的光源
- 7.2.1 设计检测用的材质
- 7.2.2 光源的情况
- 7.2.3 Unity 如何为前向渲染路径设置光源
- 第8章 基于光照贴图的烘焙照明
- 8.1 烘焙的维度和属性矩阵
- 8.2 光照贴图
- 8.2.1 测试烘焙的场景
- 8.2.2 烘焙之后的场景
- 8.2.3 双光照贴图
- 8.3 在效果和性能间进行权衡
- 8.3.1 影响全局的 Resolution 选项
- 8.3.2 单个物体的选项
- 第9章 柔和的低频照明
- 9.1 初识光照探头
- 9.1.1 光照探头照明的优点
- 9.1.2 检测光照探头照明的场景
- 9.1.3 使用光照探头组进行管理
- 9.1.4 烘焙场景光照信息到光照探头中
- 9.1.5 对比光照探头照明和实时照明
- 9.2 放置光照探头的注意事项
- 9.2.1 必须形成一个体积
- 9.2.2 单个光照探头必须处于采样光源的照射范围
- 9.3 照明采样的Anchor Override
- 9.3.1 动态更新光照探头
- 9.3.2 基于线性插值的采样
- 9.3.3 改变默认的插值位置
- 9.4 光照探头照明和阴影
- 9.4.1 光照探头和光照贴图的异同
- 9.4.2 烘焙阴影时可能会犯的错误
- 9.4.3 将静态物体的阴影烘焙到光照探头上
- 9.4.4 光照探头照明和实时阴影的混合
- 9.5 烘焙一个色彩丰富的场景
- 9.6 在自己的材质中使用光照探头
- 9.6.1 为前向渲染路径中的材质计算光照探头
- 9.6.2 使用ShadeSH9 函数
- 9.6.3 在一个表面着色器中进行计算
- 9.7 LPPV 的设计目的
- 9.7.1 LPPV 是什么
- 9.7.2 照明的场景
- 第3篇 使应用更逼真—阴影
- 第10章 平面阴影
- 10.1 平行光对平面的投影
- 10.1.1 对平行光投影的考虑
- 10.1.2 进出阴影接受平面的矩阵
- 10.1.3 使用三角形相似计算阴影
- 10.2 点光源对平面的投影
- 光源的方向矢量
- 10.3 阴影的淡出
- 10.3.1 有效利用平面阴影计算过程中的数据
- 10.3.2 潜在的问题
- 第11章 球体阴影
- 11.1 平行光对球体的投影
- 11.1.1 投影球体的信息
- 11.1.2 使用相似三角形计算投影
- 11.2 阴影的淡入/淡出
- 11.3 点光源对球体的投影
- 第12章 体积阴影
- 12.1 将顶点沿某一方向挤出
- 12.1.1 在 Vertex 函数中操作
- 12.1.2 判断顶点是向光还是背光
- 12.2 从体积中找到阴影区域
- 12.2.1 两次挤出
- 12.2.2 计算出阴影区域
- 12.2.3 渲染阴影
- 12.2.4 需要注意的问题
- 第13章 阴影映射
- 13.1 灯光空间和相机空间
- 13.1.1 观察两个空间
- 13.1.2 两个视角的 Z深度
- 13.1.3 渲染 Z深度的材质
- 13.2 投射Z深度
- 13.2.1 准备灯光视角的投影矩阵
- 13.2.2 在材质中计算投影后的Z深度
- 13.3 比较Z深度
- 13.3.1 比较Z深度的材质
- 13.3.2 Z深度的精度引起的问题
- 13.3.3 提高 Z深度的精度
- 13.3.4 对Z深度值进行偏移
- 第14章 内置的阴影
- 14.1 Unity 实时阴影的原理
- 14.1.1 基本原理
- 14.1.2 软阴影
- 14.2 投射阴影
- 14.2.1 使用ShadowCaster 投射阴影
- 14.2.2 在ShadowCaster 里都做了什么
- 14.2.3 写一个自己的ShadowCaster
- 14.2.4 改变ShadowCaster 的行为
- 14.2.5 阴影和FallBack 机制
- 14.3 接受阴影
- 14.4 表面着色器和阴影
- 14.4.1 表面着色器的阴影和 FallBack
- 14.4.2 表面着色器里的灯光参数和阴影
- 14.4.3 表面着色器对前向渲染路径下阴影的支持
- 14.5 阴影的批处理
- 14.5.1 批处理阴影的好处
- 14.5.2 简单的Caster
- 14.5.3 静态阴影的批处理
- 14.5.4 动态阴影的批处理
- 第4篇 Unity中的各种着色器
- 第15章 通道的通用指令开关
- 15.1 使用LOD在运行时决定材质
- 15.1.1 材质的LOD
- 15.1.2 在运行时设定单个材质的 LOD
- 15.1.3 设定全局所有材质的 LOD
- 15.2 渲染队列
- 15.2.1 标签队列和渲染顺序
- 15.2.2 渲染队列和 ZTest 判断
- 15.2.3 Unity 中内置的渲染队列
- 15.2.4 一个利用渲染队列的例子
- 15.3 透明的产生
- 15.3.1 Alpha 检测和 8 种比较条件
- 15.3.2 生成着色器的内容
- 15.3.3 结合AlphaTest 和Blend 操作
- 15.4 混合操作及其应用
- 15.4.1 混合操作
- 15.4.2 生成着色器的代码
- 15.4.3 检测不同的混合操作
- 15.4.4 BlendOp 选项
- 15.4.5 检测 BlendOp 操作
- 15.4.6 两个使用 Blend 生成的效果
- 15.5 使用ColorMask
- 15.5.1 ColorMask 的作用
- 15.5.2 检测ColorMask
- 15.5.3 一个使用 ColorMask 的例子
- 15.6 深度测试
- 15.6.1 存取场景的深度测试
- 15.6.2 RenderType 标签和与生成深度测试的关联
- 15.6.3 内置RenderType 的值
- 15.6.4 前向渲染路径下的深度测试
- 15.7 Z深度的偏移量
- 15.7.1 干预正常深度测试的手段
- 15.7.2 观察偏移量在不同应用条件下的表现
- 15.8 面的剔除操作
- 15.9 自动生成贴图的坐标
- 15.9.1 ObjectLinear 和等价的Cg 代码
- 15.9.2 EyeLinear 和等价的Cg 代码
- 15.9.3 SphereMap 和等价的Cg 代码
- 15.9.4 CubeReflect 和等价的Cg 代码
- 15.9.5 CubeNormal和等价的Cg 代码
- 15.10 抓屏操作
- 15.10.1 如何使用GrabPass
- 15.10.2 一个模拟曲面反射的例子
- 15.11 雾效
- 15.11.1 雾效和 Unity 的 3 种实现
- 15.11.2 材质中对雾效的控制
- 15.11.3 实现自己的雾效
- 15.12 蒙版
- 15.12.1 蒙版测试、Z深度和Alpha测试
- 15.12.2 使用蒙版测试改变渲染结果
- 15.12.3 综合使用蒙版和队列
- 第16章 固定流水线
- 16.1 Unity 中的固定流水线
- 16.1.1 固定流水线基本形态
- 16.1.2 与照明相关的 Material 块
- 16.1.3 处理纹理的SetTexture 块
- 16.1.4 流水线基本形态的另一种写法
- 16.1.5 Combine 语句
- 16.2 使用顶点色
- 16.2.1 使用ColorMaterial
- 16.2.1 使用ColorMaterial
- 16.2.2 使用Bind
- 16.3 在固定流水线中使用光照贴图
- 16.4 嵌套Cg代码
- 第17章 表面着色器
- 17.1 表面着色器的适应性
- 17.1.1 一个分析策略
- 17.1.2 测试用的场景
- 17.1.3 检测结果
- 17.2 延迟渲染和GeoBuffer
- 延迟渲染的硬件要求
- 17.3 表面着色器的特殊性
- 17.3.1 表面着色器的混合和透明
- 17.3.2 自定义 Vertex 函数
- 第18章 凹凸材质
- 18.1 切空间
- 18.2 凹凸贴图
- 18.2.1 计算到切空间的矩阵
- 18.2.2 Unity 中法线贴图的压缩格式
- 18.2.3 使用切空间矩阵的另一种方法
- 18.2.4 Unity 对切空间计算的支持
- 18.2.5 解压缩法线贴图的函数
- 18.2.6 在切空间中计算高光
- 18.2.7 表面着色器和切空间
- 18.3 视差映射
- 18.3.1 视差映射及其别名
- 18.3.2 一个使用灰度图来偏移 UV 的材质
- 18.3.3 结合法线贴图
- 18.3.4 用视角来决定 UV 偏移量
- 18.3.5 一个完整的实现
- 18.4 地势映射
- 18.4.1 视差映射的极限和地势映射的面世
- 18.4.2 地势映射的算法
- 18.4.3 一个完整的实现
- 第19章 卡通材质
- 19.1 描边
- 19.1.1 沿法线挤出轮廓
- 19.1.2 容易产生的问题
- 19.1.3 在视空间中挤出
- 19.1.4 顶点位置的另一个含义
- 19.1.5 调和法线和顶点方向
- 19.1.6 判断顶点的指向
- 19.1.7 不仅仅是轮廓
- 19.1.8 通过 Z 偏移量来描边
- 19.2 卡通着色
- 19.2.1 对光照进行离散化
- 19.2.2 使用 2D 贴图重新映射光照
- 第20章 镜面材质
- 20.1 镜像一个相机
- 20.1.1 镜子里的世界和我的计划
- 20.1.2 在脚本中对位置和角度进行镜像
- 20.2 使用镜像相机来渲染和投影
- 20.2.1 镜面材质的工作——采样被投影的渲染结果
- 20.2.2 脚本的工作——渲染镜像相机和设置投影矩阵
- 20.3 镜像相机的近剪切平⾯和倾斜矩阵
- 20.3.1 调节近剪切平面
- 20.3.2 使用倾斜矩阵微调视锥体
- 第21章 透明和半透明材质
- 21.1 半透明材质
- 21.2 化繁为简
- 21.3 透明材质
- 第22章 体积雾
- 22.1 距离的表达——相对于背景的体积雾
- 22.1.1 需要计算的东西
- 22.1.2 使用一个通道来完成所有的计算
- 22.1.3 黑色的雾效
- 22.2 厚度的表达——物体形体的体积雾
- 22.2.1 必须计算的两个数据
- 22.2.2 在 Unity 中使用一个通道来完成所有计算
- 第23章 面积光
- 23.1 线光源
- 23.1.1 点、线、面
- 23.1.2 如何理解一个线光源
- 23.1.3 通过脚本传递线光源的几何信息
- 23.1.4 计算线光源的照明
- 23.1.5 线光源的辐射方向
- 23.1.6 线光源的衰减
- 23.2 面积光源
- 23.2.1 面积光和线光源的不同
- 23.2.2 通过脚本设定面积光的几何特性
- 23.2.3 计算面积光
- 23.2.4 和默认照明的整合
- 第24章 体积光
- 24.1 体积光和体积阴影
- 24.1.1 体积光
- 24.1.2 体积光和体积阴影的关系
- 24.2 实现体积光
- 24.2.1 在着色器中表现体积光
- 24.2.2 脚本的帮助
- 第25章 材质替代渲染
- 25.1 相机和渲染消息
- 25.1.1 相机的渲染消息发送顺序
- 25.1.2 昀后能改变 Cull 操作结果的地方
- 25.1.3 昀后能设置材质数据的地方
- 25.2 如何使用RenderWithShader方法
- 25.2.1 标签值不同的 5 个着色器
- 25.2.2 调用RenderWithShader 方法的脚本
- 25.2.3 替换用的 5 个材质
- 25.2.4 检测RenderWithShader 方法的效果
- 25.2.5 使用子着色器组织替代材质
- 25.2.6 如何设置替代材质的属性
- 25.2.7 将结果输出到屏幕上
- 25.3 SetReplacementShader和ResetReplacementShader与RenderWithShader方法的异同
- 第26章 后期效果
- 26.1 Graphics的两个方法
- 26.1.1 与相机渲染方法的不同之处
- 26.1.2 Blit 方法的简单示例
- 26.1.3 使用 BlitMultiTap 方法进行多重采样
- 26.2 一个简单的调色
- 26.2.1 调色用的脚本
- 26.2.2 调色用的材质
- 26.2.3 更高效的做法
- 26.3 景深
- 26.3.1 用于模糊图像的材质
- 26.3.2 进行纵横两次模糊操作
- 26.3.3 进行混合操作的脚本
- 26.3.4 进行混合操作的材质
- 26.3.5 提供一个可调节参数
- 26.4 轮廓检测
- 26.4.1 用脚本获得场景的 Z深度和法线
- 26.4.2 在材质中进行边缘检测
- 26.5 扭曲
- 26.5.1 通过 UV 操作扭曲图像
- 26.5.2 限定扭曲的区域
- 26.5.3 使用物体来做遮罩
- 26.6 运动模糊
- 26.6.1 如何记录运动轨迹
- 26.6.2 实现运动模糊的材质
- 26.6.3 用于完成整个过程的脚本
- 26.6.4 通过 Alpha 和帧的混合操作实现运动模糊
- 26.7 噪波
- 26.7.1 根据 Z深度来混合噪波
- 26.7.2 根据明暗程度来混合噪波
- 26.8 色彩的溢出
- 26.8.1 色彩溢出的算法考量
- 26.8.2 实现色彩溢出的采样计算
- 第27章 投影
- 27.1 Unity的Projector
- 27.1.1 Projector 中材质的执行顺序
- 27.1.2 如何写 Projector 使用的材质
- 27.1.3 控制投影淡进淡出的矩阵
- 27.2 实现自己的投影
- 27.2.1 设定投影矩阵的脚本
- 27.2.2 采样投影的材质
- 27.2.3 直接投影到屏幕上
- 第28章 分割一个物体
- 28.1 分割一个物体的思路
- 28.1.1 我们需要什么样的信息
- 28.1.2 脚本的帮助
- 28.2 在着色器中剪切一个物体
- 第5篇 着色器的组织和优化
- 第29章 着色器的组织和复用
- 29.1 cginc文件
- 29.1.1 Unity 的UnityCG.cginc 文件
- 29.1.2 定义自己的 cginc 文件
- 29.1.3 使用自定义的 cginc 文件
- 29.2 通过UsePass 来复用通道
- 29.2.1 定义自己要复用的通道
- 29.2.2 复用这些通道
- 29.3 定义着色器的关键字
- 29.3.1 使用关键字改变着色器的行为
- 29.3.2 自定义着色器的关键字
- 29.4 使用multi_compile 编译着色器的多个版本
- 29.4.1 使用 multi_compile 实现多次编译
- 29.4.2 在脚本中选择着色器的版本
- 29.4.3 使用自定义的材质编辑器
- 29.4.4 MaterialEditor
- 29.5 Unity对DX11支持所带来的问题
- 第30章 基本的渲染概念
- 30.1 逐顶点计算和逐像素计算
- 30.1.1 逐顶点计算
- 30.1.2 逐像素计算
- 30.1.3 如何在这两个概念中取舍
- 30.2 绘制调用的意义
- 30.2.1 绘制调用的概念
- 30.2.2 正确理解绘制调用对开发应用的意义
- 30.2.3 合批的概念和 Unity 为优化绘制调用所做的工作
- 30.2.4 优化绘制调用
- 30.3 利用渲染队列的技巧
- 30.3.1 渲染队列的概念
- 30.3.2 设置渲染队列的技巧
- 第31章 渲染优化
- 31.1 渲染优化的元素
- 31.2 小型物体的优化
- 31.3 中型物体的优化
- 31.4 大型物体的优化
- 31.5 模型的优化
- 31.6 地形的优化
- 31.7 UI 的优化
- 31.8 物理引擎
- 31.9 慎用后期效果
- 31.10 慎用透明效果
- 31.11 其他
- 31.12 移动平台的特点
- 31.12.1 一些指令的运算速度
- 31.12.2 几何复杂度
- 31.12.3 贴图的问题
- 31.12.4 数据类型的使用方式
- 31.12.5 变量的使用
- 附录 相关资源
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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：郭浩瑜
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