Shader开发实战

目 录


第1章 初识游戏图形 1
1.1 什么是渲染 1
1.2 网格是什么 2
1.3 向量入门 3
1.4 在计算机图形学中定义颜色 7
1.5 渲染管线 8
1.6 着色器是什么 10
1.7 小结 11
第2章 第一个着色器 13
2.1 在Windows上安装 13
2.2 创建项目 14
2.3 创建第一个三角形 15
2.4 第一个顶点着色器 17
2.4.1 #version预处理器指令 18
2.4.2 GLSL的in关键字 18
2.4.3 GLSL的vec数据类型 18
2.4.4 写入gl_Position 19
2.4.5 归一化的设备坐标 19
2.5 第一个片元着色器 20
2.6 在项目中使用着色器 21
2.7 使用顶点属性添加颜色 23
2.8 片元插值介绍 25
2.9 统一变量介绍 26
2.10 小结 28
第3章 使用纹理 29
3.1 创建四边形 30
3.2 UV坐标介绍 32
3.3 在着色器中使用纹理 35
3.4 滚动UV坐标 38
3.5 使用统一变量调节亮度 41
3.6 基本的颜色数学 44
3.7 使用mix指令混合纹理 47
3.8 小结 50
第4章 半透明与深度 51
4.1 设置示例项目 52
4.2 绘制小绿人 52
4.3 alpha测试和丢弃 54
4.4 使用深度测试构建场景 55
4.5 使用alpha混合创建云朵 57
4.6 GLSL的min()函数和max()函数 59
4.7 alpha混合的工作原理 60
4.8 使用加法混合添加太阳光 62
4.9 使用精灵表制作动画 66
4.10 小结 68
第5章 使物体动起来 71
5.1 让角色向前走 72
5.2 在着色器代码中缩放云朵 74
5.3 使用顶点着色器旋转物体 78
5.4 变换矩阵 81
5.5 为变换矩阵添加动态 84
5.6 单位矩阵 88
5.7 小结 89
第6章 摄像机和坐标 91
6.1 使用视图矩阵 91
6.2 变换矩阵和坐标空间 95
6.3 摄像机视锥体和投影 100
6.4 小结 103
第7章 第一个3D项目 105
7.1 加载网格 105
7.2 创建透视摄像机 107
7.3 小结 110
第8章 漫反射光照 111
8.1 使用法线平滑(smooth)着色与平面(flat)着色 113
8.2 世界空间法线和swizzle 115
8.3 法线矩阵 116
8.4 为什么光照计算需要法线 117
8.5 什么是点积 118
8.6 点积着色 119
8.7 第一个平行光 121
8.8 创建轮廓光照效果 124
8.9 小结 129

第9章 第一个光照模型 131
9.1 镜面光照 131
9.2 第一个镜面着色器 133
9.3 组合漫反射和镜面反射光照 135
9.4 环境光照 136
9.5 Phong光照模型 138
9.6 Blinn-Phong光照 139
9.7 使用纹理控制光照 141
9.8 小结 144
第10章 法线贴图 147
10.1 什么是法线贴图 148
10.2 切线空间 149
10.3 使用切线向量 150
10.4 叉积 151
10.5 法线贴图的工作原理 152
10.6 编写水面着色器 155
10.7 法线贴图的更多信息 161
10.8 小结 162
第11章 立方体贴图和天空盒 163
11.1 什么是立方体贴图 163
11.2 在openFrameworks中加载立方体贴图 164
11.3 在立方体上渲染立方体贴图 165
11.4 天空盒 168
11.5 透视除法 170
11.6 天空盒和透视除法 170
11.7 完成天空盒 171
11.8 创建立方体贴图反射 172
11.9 立方体贴图的更多内容 174
11.10 小结 175
第12章 深入光照 177
12.1 定向光源 177
12.2 点光源 178
12.3 聚光灯 184
12.4 多光源 190
12.5 更灵活的多光源设置方法 196
12.6 更进一步 201
12.7 小结 202
第13章 剖析着色器性能 203
13.1 如何衡量性能 203
13.2 CPU时间与GPU时间 204
13.3 解决VSync(垂直同步) 204
13.4 设置评测用的计算机 207
13.5 剖析实践 208
13.6 Nsight Graphics介绍 210
13.7 我们是受CPU还是GPU限制 212
13.8 捷径 215
13.9 跟踪问题着色器 215
13.10 小结 218
第14章 优化着色器 221
14.1 将计算移至顶点着色器 221
14.2 避免动态分支 223
14.3 使用MAD 225
14.4 优先使用GLSL函数而不是自己编写的函数 226
14.5 使用Write Mask(写掩码) 227
14.6 避免不必要的overdraw(过度绘制) 228
14.7 最终想法 229
14.8 小结 229
第15章 精度 231
15.1 什么是浮点精度 231
15.2 案例研究：时间轴动画 234
15.3 使用低精度变量 238
15.4 案例研究：点光源问题 239
15.5 小结 242
第16章 在Unity中编写着色器 243
16.1 Unity中的着色器和材质 243
16.2 ShaderLab简介 244
16.3 纯色着色器 246
16.4 移植Blinn-Phong着色器 251
16.5 Unity中的半透明着色器 257
16.6 处理多个光源 258
16.7 将数据从C#传递到着色器代码 262
16.8 下一步、ShaderGraph和未来 263
16.9 小结 263
第17章 在UE4中编写着色器 265
17.1 着色器、材质和实例 265
17.2 使物体变红 268
17.3 UE4 Material Node Graph基础 270
17.4 制作边缘光材质 272
17.5 Default Lit材质输入 274
17.6 顶点着色器还是片元着色器 275
17.7 使用不同的着色模型 278
17.8 混合模式和纹理采样节点 279
17.9 将数据从代码传递到材质 280
17.10 所有这些与着色器代码有何关联 280
17.11 小结 281
第18章 在Godot中编写着色器 283
18.1 着色器和材质 283
18.2 Godot着色语言 285
18.3 片元着色器输出变量 287
18.4 制作自定义边缘光着色器 288
18.5 自定义顶点着色器 292
18.6 UV动画 292
18.7 半透明着色器和混合模式 293
18.8 将数据从代码传递到着色器 295
18.9 未来：可视化着色器编辑 295
18.10 小结 296
附录A 重要代码片段 297
A.1 计算网格的切线 297
A.2 ofxEasyCubemap类 298