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着色器（Shader）技术指南

1. 着色器类型

着色器可以分为三类：顶点片元着色器、表面片元着色器和固定管线着色器。

• 顶点片元着色器：主要用于修改模型形态，例如模拟波浪的水面。它通过调整顶点的坐标来实现效果。
• 表面片元着色器：专门用于像素级别的着色，例如为乌龟的表面添加光照纹理，营造水下游动的感觉。
• 固定管线着色器：将逐渐被淘汰的传统着色器类型，主要用于简单的图形渲染。

2. 显卡与图形渲染

显卡（GPU）是图形渲染的核心设备。图形数据通过CPU传输到GPU，经过处理后再显示在屏幕上。

• 渲染流程：图形数据 → 加载到GPU → 渲染 → 显示到屏幕。
• Shader程序：我们编写的顶点片元着色器和表面片元着色器，负责为每个像素赋予颜色和细节。

3. 相关知识

• 图形标准：不同显卡支持不同的图形标准（如DirectX、OpenGL）。驱动程序统一了这些标准，使不同显卡能够兼容。
• 着色器语言：
  • HLSL：仅支持DirectX的着色器编写。
  • GLSL：用于OpenGL的着色器编写。
  • Cg：NVIDIA与微软合作开发，支持DirectX和OpenGL，广泛应用于游戏和视觉效果制作。

4. Shader编程结构

Shader程序通常包含以下结构：

• Properties：定义自定义属性，如颜色、纹理等。
• Subshaders：子着色器组，用于不同的渲染阶段。
• Passes：渲染通道，包括Regular Pass、UsePass和GrabPass。
  • Regular Pass：普通渲染通道。
  • UsePass：插入其他着色器的通道。
  • GrabPass：捕获屏幕内容，用于特效和后期处理。

5. 常用类型

• Options：描述纹理属性，如纹理类型（1D、2D、3D等）。
• Sampler：用于纹理采样，表示纹理对象。

6. Unity坐标系

Unity使用自身坐标系进行渲染，开发者需进行转换。此外，Unity支持多种坐标系，如World Space、Object Space和Screen Space。

7. Cg语言语义修饰

Cg语言支持以下语义修饰：

• fixed：用于固定精度的颜色值。
• sampler：表示纹理对象。

8. Cg语言基本类型表达式

• 定点数：用整数表示小数，适合高性能计算。
• Sampler：用于纹理采样，关联纹理或纹理对象。

9. 标准内置函数

Cg语言内置多种函数，如tex2D、pow、ceil等，支持丰富的图形操作。