如何系统的学习 Unity 3D 中的 shader 编写

一、如何系统的学习 Unity 3D 中的 shader 编写

相信一定也有很多做unity3d开发的朋友对shader这一块有疑问。unity3d算是比较新的引擎，最近手游又比较火，很多unity3d程序猿应该是从其他专业转过来的，比如本人以前就是搞java web开发的，所以对这一块的知识体系不太了解。

我看了nvidia官网上的 The Cg Tutorial: Chapter 1. Introduction，算是稍微入了点门，

然后看了 Cg Programming/Unity中的一些例子（有很多看不懂的），结合unity3d官方文档，能写一些简单的shader，但复杂的东西就不太懂了（比如上次看到一个镜面反射的例子，里面有些矩阵运算，不太明白那算法怎么来的，当然自己线性代数不好也是硬伤）。

感觉cg编程涉及的东西很多，数学、物理、编程、3D模型什么的都要懂一些，要学的东西很多很杂，有些迷茫。

不想再东拼西凑找例子，这里拷一段那里拷一段的写shader，而是按照自己的想法写。

请问有什么好书籍可以帮助我系统地学习这一块的知识（包括计算机图形学、数学等各个方面的书籍）？

国内引进或出版的图形学书籍很多，但是大部分是糟粕，看它们是浪费时间

这本可以补数学基础，矩阵变换，线性代数啥的

这本是比较新的讲 opengl shader的

DirectX 9.0 3D游戏开发编程基础

这本是国内出版或引进的 d3d书籍中唯一能看的

（二）国内没有引进的书籍，可以下载电子版或上淘宝买打印版

Introduction to 3D Game Programming: With Directx 11

可以认为是 d3d11的圣经，这本是 DirectX 9.0 3D游戏开发编程基础的升级版

DirectX 9.0 3D游戏开发编程基础

Introduction to 3D Game Programming: With Directx 11

还得看NVidia良心免费彩色pdf《GPU GEMS IIIIII》。这三本书十分精彩，我在当初还没免费的时候就买过了，一本一百多。

1.《Unity Shaders and Effects Cookbook》

主要讲Unity的Surface Shader编程技巧，非常实用。除了光照以外还有Image effects在Unity中的实现。强力推荐。

比较底层的内容，夯实基础（自己还没看完）

最近也在学习shader，推荐几篇博客供题主入门。

1、首先来两篇最最基础文章对shader有大体的认识。这两篇文章会分析shader中的一行行代码，讲解语法和作用并加以扩展。读完后就基本了解了shader中的属性、Tags、LOD、光照模型等是怎么回事。

猫都能学会的Unity3D Shader入门指南（一）

猫都能学会的Unity3D Shader入门指南（二）

2、然后可以看《Unity Shader and Effect Cookbook》，或者它的中文版《Unity着色器和屏幕特效开发秘笈》。这本书会展示shader中的各个方面，如漫反射着色、纹理贴图、镜面反射等等。

可能由于这本书方方面面都有涉及，有时会忽略一些比较关键的细节，而这恰恰使初学者困惑。有一位博主记录下了根据这本书学习的笔记，题主可以直接看博客来学习：

【Unity Shaders】概述及Diffuse Shading介绍

3、在第2步的过程中，你可能需要查阅shader中各个概念函数的更详细的情况，这时你会需要Unity官方手册以及Cg教程：

Unity- Manual: Shader Reference

4、学习shader的时候，你不仅想知道怎么用，可能还想了解它背后的机制，那这篇文章你肯定不能错过：

【Unity Shaders】初探Surface Shader背后的机制

5、这些都熟练了，对shader也都比较熟悉了。你可以尝试去创造属于自己的shader，也可以去Shadertoy BETA寻求灵感，感受shader的鬼斧神工。

推荐一本书，Unity Shader and Effect Cookbook，但一般的Shader都可以用Shader Forge搞定。Shader Forge是一个可视化的，nose-based的shader编辑器。简单来说，就是你在图形化界面把各种effect按一定逻辑连接好，它可以自动生成shader的代码。

仅针对你只想学些shader编程来讲：

1、先要明白shader在整个3D流水线中的地位或者是作用，建立流水线概念的过程，是理解整个当代3D的基础。

2、把Unity当做shader编辑器，这一方面讲，unity的确也是不错的，:)。由简到难的分析和实验各个shader，调试各种参数，用unity的所见即所得界面，了解shader内部代码的意义。

3、就每个遇到的问题，在互联网上查找该问题的可能的答案。如Diffuse light的算法公式究竟是什么，shadow map的矩阵干嘛用的。在这块上，请尽量查找英文资料，会痛快些。

就这么三点，第一点是面，能帮助自己确定方向。第三点是点，知道自己的短线位置在哪里。书籍不举例，只知道我第一本看的书是《3D游戏编程大师技巧》。后来在各种查找过程中，各种不同的书籍自然会进入自己的腰包，没有一本是需要全部读完的。但是读完所有的每本的某一个部分，应该每本书都算是读完了，你明白的。

unity的shader浅浅的包装了一下cg。类似fx。总之就是一个DSL，对cg和渲染流程做了一些描述。所以基本上，你还是需要了解shader语言及基本的渲染流程。@张静vinjn和@kUANG tOBY提到的书对头。

速学的话，我补充一本：《GPU Programming And Cg Language Primer 1rd Edition》。国内的人写的小册子，很不错。

这个网站可以参考 Shadertoy BETA

不过是同样的问题，因为很多代码都是式子，是经过计算之后得出的，计算过程在代码里没有体现，所以根本不知道那些奇怪的数字和算式都是怎么来的。

数学推荐这部——《Mathematics for 3D Game Programming and Computer Graphics 3rd》另外就是看看这个推荐游戏程序员养成计划(更新2013.3.19)

我比较推荐《交互式计算机图形学:基于OpenGL的自顶向下方法(第6版)》

配合《计算机图形学/基于3D图形开发技术》食用风味更佳。

学习shader会遇到一些比较基础的数学问题，google、wiki和度娘基本能够解决。

《Unity Shaders and Effects Cookbook》其实这本书是surface shader的入门，我确实是先看了这本书，还不是特别实用，但也必须要看，它有解释一些入门的知识比如pipeline，常见语法。。

那本书完全没有涉及cg语言，vertex和frag shader，个人觉得有一本不错，比较系统，就是《Cg Programming in unity》。然后“龙书”多少也着看，还有各种高数线性代数书籍跟着研究，有空多拿其他人的shader打开来看，并且在相关技术qq群贴吧等平台，利用好这些平台资源获取大神的解答。。这是我的路，也是新手爬坑中，以供参考。。互勉！

二、学shader编程有前途吗

1、编程的话主要是有很好的逻辑思路，注意算法的效率及程序的可复用性。项目不需要很大型的，只要能够涉及到一些主流技术，能够将它们集中在一起，就好了。

2、学习了shader编程之后,可以选择从事技术美术,或者是游戏开发工程师,都是游戏行业中炽手可热的职业选择,同时对从业者的要求也会非常高,既要有一定的计算机语言基础,同时还要懂建模,渲染等内容。

三、shader是什么,有什么用

2D图形，就是无论你如何移动视角，地面上的建筑物、花草树木样子都不会变，而3D图形则不同，随着视角的变换，你看到的物体也在变化，从正面变成侧面，越远的物体越小，越近的越大，与现实生活中人眼看到的情景非常相似。 shader就是专门用来渲染3D图形的一种技术，通过shader，程序设计人员可以自己编写显卡渲染画面的算法，使画面更漂亮、更逼真。几年前并没有shader这个东西，所以那时候的显卡，就不支持shader，而只支持固定管线渲染，游戏画面也没有现在的酷。 shader又分两种，一种是顶点shader（3D图形都是由一个一个三角形组成的，顶点shader就是计算顶点位置，并为后期像素渲染做准备的），另一种是像素shader，像素shader顾名思义，就是以像素为单位，计算光照、颜色的一系列算法。几个不同的图形API有各自的shader语言：在DirectX中，顶点shader叫做 vertex shader，像素shader叫做 pixel shader；在OpenGL中，顶点shader也叫做 vertex shader，但像素shader叫做 fragment shader。此外显卡芯片厂商nVidia还推出CG显卡编程语言，也支持 shader。 shader有很多不同的版本：所以，即使你的显卡支持shader，但可能版本不够高，所以无法支持比较新的游戏使用的 shader。一般来说，大部分游戏都支持不同版本的shader，为的是让尽可能多的机器都能运行，为此需要做很多额外的工作。除了显卡不够新之外，不同显卡厂商对shader的支持也不尽相同，所以同一个游戏，一样的设置，在n卡和ATI的卡上，表现可能大不一样。另外，安装官方最新的驱动程序也是必要的。如果你安装了错误的驱动程序，甚至是随便从网上下载一个显卡驱动，那么即使你的显卡支持 shader，也可能跑不了需要shader支持的程序，包括但不限于网络游戏！三个level：