Cg 编程/Unity

在游戏引擎 Unity 中进行 Cg 编程比为 OpenGL 或 Direct3D 应用程序进行 Cg 编程要容易得多。网格和图像（即纹理）的导入由图形用户界面支持；可以自动计算 mipmap 和法线贴图；大多数常见的顶点属性和统一变量都是预定义的；OpenGL 和 Direct3D 状态可以通过非常简单的命令来设置；等等。

准备工作

可以在 Unity 的下载页面 下载适用于 Windows 和 MacOS 的 Unity 免费版本。所有包含的教程都适用于免费版本。需要注意几点

• 首先，这部分内容介绍了 Unity 标准 3D 内置管线中的顶点和片段着色器。这种着色器编程特别灵活，允许您编写非常高效的着色器，这在渲染性能有限的情况下（例如，在移动设备上）通常很重要。它对于图像特效和了解 GPU 的总体工作原理也非常有用。如果需要考虑 Unity 的标准光照，则顶点和片段着色器的编程用处不大。（在这种情况下，在 Unity 中首选使用表面着色器和着色器图。）
• 其次，这部分内容假设读者对 Unity 有一定的了解。如果不是这样，读者应该查阅 Unity 手册的前几节内容（Unity 基础、资源工作流程 和 主要窗口）。
• 第三，Unity 不区分 Cg（Nvidia 的着色语言）和 DirectX 9 样式的 HLSL（Direct3D 9 中的着色语言），因为这两种语言非常相似；因此，这些教程中的大多数也适用于 DirectX 9 样式的 HLSL。
• 此外，Cg 由 Nvidia 的 Cg 教程 和 Nvidia 的 Cg 语言规范 进行记录。但是，这些描述缺少 Unity 特定的细节。另一方面，Unity 的着色器文档 侧重于 Unity 的 ShaderLab 语法，并假设读者熟悉 Cg。因此，在没有 Cg 先验知识的情况下学习 Unity 中的 Cg 编程可能相当困难。本维基教科书试图通过提供 Unity 中 Cg 编程的入门教程来弥合这一差距，而无需 Cg 的先验知识。

教程

请注意，教程假设您按照此处显示的顺序阅读它们，即每个教程都假设您熟悉前面教程中介绍的概念和技术。如果您是 Cg 或 Unity 的新手，您至少应该通读“基础”部分中的教程。（现在您已经得到警告了！）

基础

• 最小着色器（关于着色器、材质和游戏对象）
• RGB 立方体（关于顶点输出参数）
• 着色器调试（关于顶点输入参数）
• 世界空间中的着色（关于统一变量）

透明表面

• 剖面图（关于丢弃片段和三角形面剔除）
• 透明度（关于混合）
• 与顺序无关的透明度（关于与顺序无关的混合）
• 轮廓增强（关于变换法线向量）

基础光照

• 漫反射（关于每个顶点的漫反射光照和不同类型的多个光源）
• 镜面高光（关于每个顶点的光照）
• 双面表面（关于双面每个顶点的光照）
• 平滑镜面高光（关于每个像素的光照）
• 双面平滑表面（关于双面每个像素的光照）
• 多个光源（关于用于在一个着色器通道中处理多个光源的 for 循环）

基础纹理

• 纹理球体（关于纹理球体）
• 光照纹理表面（关于用于漫反射光照的纹理）
• 光泽纹理（关于光泽贴图）
• 透明纹理（关于使用 alpha 纹理丢弃片段、alpha 测试和混合）
• 纹理层（关于多纹理）

3D 纹理

• 凹凸表面的光照（关于法线贴图）
• 凹凸表面的投影（关于视差贴图）
• 置换贴图（关于顶点着色器中的纹理查找）
• 光饼（关于用于塑造光线的投影纹理映射）
• 投影仪（关于用于投影仪的投影纹理映射）

环境映射

• 反射表面（关于反射映射）
• 弯曲玻璃（关于折射映射）
• 天空盒（关于将环境贴图渲染为背景）

• 多光源（关于基于图像的光照）

光照的变体

• 拉丝金属（关于各向异性镜面反射）
• 轮廓处的镜面高光（关于镜面反射的菲涅尔系数）
• 天空光的漫反射（关于半球光照）
• 半透明表面（关于背光漫反射和前向散射透射）
• 半透明物体（关于对比度降低的漫反射光照以及轮廓处漫反射背光的透射）
• 球体的软阴影（关于渲染球体的本影和半影）
• 卡通渲染（关于非真实感渲染）

非标准顶点变换

• 屏幕叠加（关于从物体空间到屏幕空间的直接变换）
• 公告板（关于物体的视点对齐投影）
• 物体轮廓（关于使用模板缓冲区放大物体以渲染轮廓）
• 非线性变形（关于顶点混合）
• 平面上的阴影（关于将阴影投影到平面上）

图像特效和计算着色器

• 最小图像特效（关于使用片段着色器进行基本的图像后期处理）
• 计算图像特效（关于使用计算着色器进行图像特效）
• 计算颜色直方图（关于使用计算着色器计算颜色直方图）
• 计算最亮像素（关于使用计算着色器查找最亮像素）

其他

• 贝塞尔曲线（关于二次贝塞尔曲线和样条曲线）
• 埃尔米特曲线（关于三次埃尔米特曲线和样条曲线）
• 旋转（关于欧拉角和四元数）
• 虚拟现实投影（关于离轴透视投影）
• 镜子（关于使用渲染纹理渲染平面镜）
• 传送门（关于使用模板缓冲区渲染到另一个场景的传送门或魔法镜头）

缺失教程

Unity 的基本功能

• 雾
• 光照贴图
• 粒子
• 光晕
• 球谐光照
• 使用 ReadPixels 生成立方体纹理
• Unity 图形管线

优化着色器

• 每顶点计算与每片段计算
• 混合和丢弃（以及 Alpha 测试）
• 变量精度
• 纹理采样
• 其他建议

其他主题

• [stub:] 水反射和折射（关于水）
• 阴影贴图
• Z 优先级
• 色键
• 发光线条
• 球体环境光遮蔽（来自天空光的球体软阴影）
• 水波（过程法线贴图）
• 曲面镜（光线追踪反射）
• 无模板缓冲区的阴影体积
• 动画精灵
• 过程纹理（噪声）
• 闪光效果

链接

• Unity 着色器参考：https://docs.unity3d.org.cn/Manual/SL-Reference.html
• Unity 社区 Wiki 中的着色器：http://wiki.unity3d.com/index.php/Shaders
• Unity 用户论坛关于着色器：http://forum.unity3d.com/forums/16-ShaderLab
• 图形方面的视频教程：http://unity3d.com/learn/tutorials/topics/graphics
• 关于 SIGGRAPH 上着色器优化演示的博客文章：http://blogs.unity3d.com/2011/08/18/fast-mobile-shaders-talk-at-siggraph/

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