Unity3D内建着色器源码剖析

Unity3D内建着色器源码剖析 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:人民邮电出版社
作者:熊新科
出品人:
页数:334
译者:
出版时间:2019-8-1
价格:89
装帧:平装
isbn号码:9787115507044
丛书系列:
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具体描述

结合辐射度学、光度学、色度学等理论,阐述着色器用到的基础知识

剖析内建着色器库中的工具库函数,深入分析原理

剖析内建着色器库中的标准材质,以及常用着色器程序的实现原理,介绍当前流行的渲染技术的实现原理

《现代游戏引擎架构与优化实践》 本书深入探讨了现代游戏引擎设计中至关重要的架构原理和性能优化策略,旨在为希望构建高效、可扩展游戏引擎的开发者提供一套系统化的知识体系和实用的工程指南。全书内容聚焦于引擎的底层逻辑、渲染管线的高级实现、物理系统的数值稳定性,以及跨平台部署的关键技术。 第一部分:核心引擎架构设计 本部分将引擎的复杂性解构为可管理的模块,详细剖析了构建一个健壮游戏引擎所需的基石。 第一章:数据驱动的设计哲学与实体组件系统(ECS) 首先,我们将讨论面向对象编程在大型复杂系统中的局限性,引出数据驱动设计的重要性。重点阐述如何采用高性能的面向数据技术(如面向数据的技术栈和数据导向的程序设计思想)来重构核心系统。随后,详细介绍实体组件系统(ECS)的架构模式。这包括ECS的三个核心要素——实体、组件和系统——的设计原则、内存布局优化(例如,组件数据的连续存储以提高缓存命中率)以及如何实现高效的并行系统执行调度。我们将通过一个简化的示例,展示如何用ECS模式替代传统的继承链结构,实现更灵活、更快速的运行时行为组合。 第二章:任务调度系统与多线程编程 现代游戏引擎的性能瓶颈往往在于如何有效地利用多核CPU资源。本章深入讲解高性能任务调度器的设计与实现。内容涵盖: 工作窃取(Work-Stealing)算法的原理与实践: 介绍如何设计一个负载均衡的任务队列,确保所有核心都处于高利用率状态,避免资源浪费。 同步原语与无锁数据结构: 分析在并发环境中,如何选择合适的同步机制(如原子操作、内存屏障)来保证数据一致性,并介绍几种常用的无锁(Lock-Free)数据结构(如环形缓冲区、无锁队列)在引擎中的应用场景。 异步资源加载管线: 设计一个异步加载管理器,利用多线程并行处理磁盘I/O和数据反序列化,确保主线程渲染循环不受阻塞。 第三章:内存管理与资源池化技术 高效的内存分配和回收是决定引擎性能的关键因素之一。本章摒弃操作系统默认的内存分配器,转而介绍定制化的内存解决方案。 内存分配器(Allocator)的定制化实现: 深入剖析线性分配器(Linear Allocator)、块分配器(Block Allocator,如空闲列表)和分段分配器(Pool Allocator)的内部机制,并讨论在不同使用场景下(如瞬时分配、固定大小对象分配)的选择标准。 内存对齐与缓存优化: 讲解CPU缓存的工作原理(L1/L2/L3缓存),以及如何通过精确控制数据结构对齐来最大化缓存行利用率,减少CPU等待时间。 资源句柄与引用计数: 设计一套健壮的资源管理系统,使用句柄(Handle)而非裸指针来管理资源生命周期,并实现高效的引用计数或更复杂的资源释放策略。 第二部分:高性能渲染管线深度解析 本部分聚焦于现代图形API(如Vulkan, DirectX 12, Metal)的底层特性,以及如何构建一个能够充分发挥GPU并行计算能力的渲染架构。 第四章:现代图形API抽象层与命令包管理 直接与底层图形API交互会带来代码的复杂性和平台依赖性。本章指导读者如何设计一个平台无关的图形API抽象层。 抽象层设计: 定义通用的接口(如`CommandBuffer`、`ResourceState`),屏蔽不同API在资源绑定、命令提交上的差异。 命令缓冲区的优化提交: 详细分析如何记录、组织和高效地提交渲染命令包。探讨延迟释放(Deferred Deletion)策略,以确保资源在GPU处理完成前不会被错误销毁。 描绘列表(Draw List)的排序与批处理: 阐述如何根据材质、着色器状态、深度信息对绘制调用进行预排序,以最小化状态切换的开销,实现Draw Call批处理。 第五章:延迟渲染(Deferred Shading)与前向+渲染(Forward+) 本章对比分析两种主流的高级渲染技术,并提供它们在复杂场景下的实现细节。 延迟渲染深度剖析: 讲解G-Buffer(几何缓冲区)的结构设计,深度、法线、材质属性的编码与存储,以及如何优化光照计算阶段的性能,特别是针对大量动态光源的处理技术(如簇/平铺剔除)。 Forward+渲染管线: 介绍如何利用计算着色器(Compute Shader)预先计算光照影响区域(Clustering),并在最终着色阶段快速查找相关光源,实现与延迟渲染相当的动态光照能力,同时保留前向渲染在透明度和后处理上的优势。 第六章:高级剔除技术与可见性管理 在渲染早期阶段淘汰不可见的几何体是提升性能的关键。本章详细介绍几种前沿的剔除算法。 视锥体剔除与遮挡剔除(Occlusion Culling): 除了标准的视锥体剔除外,重点讲解硬件加速的遮挡查询(Occlusion Query)的使用,以及基于深度缓冲区的软件遮挡剔除技术。 层次结构构建与空间划分: 探讨如何使用层次包围盒树(Hierarchy Bounding Volume Tree, HBVT)或kd树进行加速结构构建,并讨论在动态场景中如何高效地更新这些结构。 屏幕空间技术: 分析屏幕空间环境光遮蔽(SSAO)和屏幕空间反射(SSR)的数学原理和实现细节,以及如何在性能和质量之间进行权衡。 第三部分:物理系统与数学基础 本部分深入引擎中物理模拟的数值稳定性、碰撞检测和约束求解的数学核心。 第七章:连续碰撞检测与积分方法 物理模拟的准确性依赖于正确的数值积分和碰撞预测。 欧拉积分与龙格-库塔法(RK4): 比较不同积分方法的精度和计算成本,说明为何在刚体动力学中需要使用更高级的方法来保证稳定性。 连续碰撞检测(CCD): 讲解如何预测物体在时间步长内是否会发生穿透,并介绍扫掠技术(Swept Shape Tests)来计算精确的碰撞时间点。 第八章:广义碰撞检测与接触求解 本章是物理引擎的核心,关注如何快速确定物体间的相交关系,并计算出接触反应力。 分离轴定理(SAT)与GJK算法: 深入解析使用SAT进行凸形体碰撞检测的原理,以及GJK(Gilbert-Johnson-Keerthi)算法在复杂形状相交测试中的应用及其迭代优化。 约束求解器(Constraint Solver): 详细介绍求解刚体运动方程组的方法,重点讲解顺序脉冲法(Sequential Impulse)和迭代求解器(如Baumgarte稳定化)在处理关节、摩擦和堆叠物体时的行为和收敛性。 第九章:并行化刚体动力学 本章致力于将串行的物理模拟任务分解并并行执行。 碰撞对的发现与分组: 探讨如何利用空间分区技术(如网格或四叉树)来加速潜在碰撞对的发现过程。 受力与速度更新的并行化: 设计数据流模型,将物理系统的计算分解为独立的、可并行执行的阶段,例如,将碰撞检测、积分、约束求解划分为独立的任务单元,并通过依赖图进行调度。 附录:工程实践与工具链 提供关于构建系统(CMake/Bazel)、调试工具的使用以及性能分析器的选择与应用建议,帮助开发者将理论知识转化为实际的高性能产品。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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一直以来,我对Unity的渲染流程都有一种模糊的概念,知道有CPU和GPU的交互,知道有顶点着色器和片元着色器,但始终无法将这些零散的知识点串联起来,形成一个完整的体系。而《Unity3D内建着色器源码剖析》这本书,恰恰填补了我在这个方面的知识空白。它不仅仅是一本关于Shader的教程,更像是一本关于Unity渲染原理的“操作手册”。书中对Unity内建着色器的源码进行了细致的分析,从ShaderLab的语法结构,到HLSL/CG的代码实现,再到最终在GPU上的执行过程,层层递进,逻辑严谨。我特别欣赏作者在讲解过程中,对于不同着色器类型,例如标准着色器(Standard Shader)的剖析,让我了解了PBR渲染的核心原理,包括如何处理反射、折射、次表面散射等复杂的视觉效果。此外,书中还对一些基础但重要的着色器,比如Unlit Shader进行了深入分析,帮助我理解了无光照渲染的原理和应用场景。我之前总是把Shader看作是一个黑盒,现在通过这本书,我看到了Shader内部的“眼睛”,了解了它如何读取纹理、如何进行计算、如何输出颜色。书中对光照模型、阴影、后期处理等内容的讲解也非常到位,让我对Unity的渲染能力有了全新的认识。这本书的阅读过程,就像是在拆解一个精密的机械装置,每一个齿轮、每一个弹簧的运作原理都清晰可见,这种成就感是无与伦比的。

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长期以来,我对Unity引擎中Shader的神秘感一直挥之不去,总觉得它是一个难以触及的“黑盒子”,里面充满了各种难以理解的算法和代码。《Unity3D内建着色器源码剖析》这本书,成功地打破了这种隔阂,让我得以一窥Shader的真实面貌。作者以一种极其专业且细致的态度,深入剖析了Unity内建的各种着色器源码。从ShaderLab的基本语法,到HLSL/CG的实际代码,再到这些代码如何在GPU上被高效执行,书中都进行了详尽的阐述。我特别欣赏书中对Standard Shader的详细讲解,让我终于理解了PBR(Physically Based Rendering)的核心概念,以及Metallic、Smoothness、Albedo、Normal Map等参数背后的数学原理和计算过程。通过对源码的逐行分析,我看到了这些抽象的概念是如何转化为具体的数学运算和图形渲染指令的。此外,书中对Unlit Shader、Vertex/Fragment Shader等基础但至关重要的着色器类型也进行了深入的讲解,帮助我构建了对Unity渲染管线的完整认知。阅读这本书,就像是在进行一次深入的“解剖”,每一个函数、每一个变量的功能都清晰可见,让我能够真正地“看懂”Unity的渲染过程,而不仅仅是“使用”它。

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在我手中,《Unity3D内建着色器源码剖析》这本书不仅仅是一本技术书籍,更像是一次深入Unity图形渲染核心的“探险”。我一直对Shader的“魔法”感到好奇,但总觉得隔着一层神秘的面纱。《Unity3D内建着色器源码剖析》恰恰揭开了这层面纱。作者以一种极其系统且极富条理的方式,将Unity内建着色器的源码逐一剖析。从ShaderLab语法的基本构建块,到HLSL/CG代码的精巧设计,再到这些代码如何被GPU高效地执行,书中都进行了详尽的阐述。我尤其受益于对Standard Shader的深度解析,让我终于明白了PBR(Physically Based Rendering)的奥秘,以及Metallic、Smoothness、Albedo、Normal Map等参数背后所代表的真实物理属性和计算方式。通过书中对源码的细致解读,我能清晰地看到每一个函数、每一个变量是如何共同作用,从而创造出令人惊叹的视觉效果。此外,书中对Unlit Shader、Vertex/Fragment Shader等基础着色器类型的讲解,也为我构建了对Unity渲染管线的完整理解框架。阅读这本书,就像是获得了一把“钥匙”,让我能够 unlock Unity的图形潜力。

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我一直对计算机图形学领域充满好奇,尤其是Unity这样强大的游戏引擎是如何实现逼真视觉效果的。在阅读《Unity3D内建着色器源码剖析》之前,我对Shader的理解仅限于“一种能够改变物体颜色的技术”,而对于其内部的运作机制,则知之甚少。《Unity3D内建着色器源码剖析》这本书,彻底改变了我的认知。作者以一种极其详尽且结构清晰的方式,层层剥茧,剖析了Unity内建着色器的源码。从ShaderLab的语法结构,到HLSL/CG的实际代码,再到这些代码如何在GPU上执行,书中都进行了深入浅出的讲解。我特别赞赏作者对Standard Shader的分析,让我深刻理解了PBR(Physically Based Rendering)的核心概念,以及Metallic、Smoothness、Albedo、Normal Map等参数是如何通过数学运算来模拟真实世界的光照和材质特性的。书中对这些参数的计算过程进行了详细的解释,让我摆脱了之前对这些参数的盲目依赖,能够更主动地去理解和控制它们。此外,书中还对Unlit Shader、Vertex/Fragment Shader等基础但至关重要的着色器类型进行了深入的讲解,让我对Unity的渲染管线有了更全面的认识。阅读这本书的过程,就像是在进行一场精密的解剖,每一个函数、每一个变量的作用都清晰可见,让我能够真正地“看懂”Unity的渲染过程,而不仅仅是“使用”它。

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作为一名游戏开发者,对Unity引擎的图形渲染能力一直是我关注的重点。《Unity3D内建着色器源码剖析》这本书,无疑为我提供了一次深入了解Unity着色器技术绝佳的机会。作者以一种极其专业且细致的方式,剖析了Unity内建的各类着色器源码,从ShaderLab的语法结构,到HLSL/CG的代码实现,再到这些代码如何在GPU上执行,都进行了详尽的阐述。我尤为欣赏书中对Standard Shader的深入分析,让我终于理解了PBR(Physically Based Rendering)的核心概念,以及Metallic、Smoothness、Albedo、Normal Map等参数背后真实的数学计算过程。通过对源码的逐行解析,我看到了这些抽象的概念是如何转化为具体的数学运算和图形渲染指令的,这对于我理解和优化Shader性能至关重要。此外,书中对Unlit Shader、Vertex/Fragment Shader等基础但关键的着色器类型也进行了深入讲解,帮助我构建了对Unity渲染管线的完整认知。阅读这本书的过程,就像是在进行一次精密的“解剖”,每一个细节都清晰可见,让我能够真正地“看懂”Unity的渲染过程,而不仅仅是“使用”它。

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我之前一直对Unity的Shader编程感到有些畏惧,总觉得代码晦涩难懂,难以入门。《Unity3D内建着色器源码剖析》这本书,彻底打消了我的疑虑,并为我打开了新世界的大门。作者以一种非常系统且由浅入深的方式,剖析了Unity内建着色器的源码。从ShaderLab的基础语法,到HLSL/CG的代码实现,再到这些代码如何在GPU上执行,书中都进行了详细的讲解。我特别喜欢书中对Standard Shader的详细分析,让我终于理解了PBR(Physically Based Rendering)的核心概念,以及Metallic、Smoothness、Albedo、Normal Map等参数背后的数学原理和计算过程。通过对源码的逐行解析,我看到了这些抽象的概念是如何转化为具体的数学运算和图形渲染指令的,这让我能够更自如地去操控材质表现。此外,书中对Unlit Shader、Vertex/Fragment Shader等基础但至关重要的着色器类型也进行了深入的讲解,帮助我构建了对Unity渲染管线的完整认知。阅读这本书的过程,就像是在进行一次精密的“解剖”,每一个细节都清晰可见,让我能够真正地“看懂”Unity的渲染过程,而不仅仅是“使用”它。

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《Unity3D内建着色器源码剖析》这本书,可以说是为我打开了通往Unity高级图形开发的大门。在此之前,我对Shader的理解更多是停留在“使用”层面,知道如何通过Unity的Inspector面板调整材质属性,但对于这些属性背后到底是如何运作的,以及如何编写自定义的Shader,我一直缺乏系统的认知。这本书恰好弥补了我的这一短板。作者以一种非常系统和深入的方式,剖析了Unity内建的各种Shader,从最基础的ShaderLab语言,到更底层的HLSL/CG代码,再到这些代码如何在GPU上被高效执行,都进行了详细的讲解。我尤其喜欢书中对Standard Shader的分解,让我理解了PBR(Physically Based Rendering)的核心理念,以及如何通过调整Metallic、Smoothness、Albedo等参数来模拟真实世界中的各种材质。这不仅仅是理论上的讲解,书中还提供了大量的代码示例和解析,让我能够清晰地看到每一行代码的功能和意义,以及它们是如何协同工作,最终呈现出我们所看到的各种视觉效果。例如,对光照模型、阴影计算、以及各种纹理(Albedo, Normal, Metallic, Smoothness, Occlusion等)在Shader中的应用,都进行了细致的分析,让我对Unity的渲染管线有了更深刻的理解。这本书的价值在于,它不仅仅是教会你如何“写”Shader,更是让你理解“为什么”这样写,以及“如何”写出更高效、更逼真的Shader。

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这本书简直打开了我对Unity着色器世界的大门!在我拿到《Unity3D内建着色器源码剖析》之前,我对Shader的理解仅仅停留在“能用就行”的层面,知道它能改变物体的外观,但具体是怎么实现的,内部的逻辑是怎样的,对我来说就像是一团迷雾。书中从最基础的ShaderLab语法讲起,一步一步地剖析了Unity内建着色器,比如Standard Shader、Unlit Shader等等。我之前一直对那些复杂的参数,比如Metallic, Smoothness, Albedo, Normal Map这些东西背后的数学原理感到困惑,但通过这本书的详细讲解,我发现原来它们都有明确的对应关系和计算方法。作者并没有简单地罗列代码,而是深入浅出地解释了每一个关键函数、每一个变量的意义,以及它们是如何协同工作的。特别是对于光照模型的讲解,让我对PBR(基于物理的渲染)有了更深刻的认识,理解了为什么某些材质看起来如此真实,为什么不同的光照环境下物体会有不同的表现。我特别喜欢书中对于Shader代码的分解和注释,让我能清晰地看到每一行代码的作用,而不是盲目地复制粘贴。即使是对Shader不太熟悉的读者,也能通过这本书循序渐进地掌握核心概念。这本书的价值不仅仅在于教会你如何编写Shader,更在于让你理解Unity渲染管线的运作机制,这对于进行性能优化、开发自定义渲染效果都至关重要。我迫不及待地想将这些知识应用到我的项目里,创造出更具视觉冲击力的游戏画面。

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作为一名Unity开发者,我一直对Shader编程有着浓厚的兴趣,但苦于没有系统性的学习资料,进展一直比较缓慢。《Unity3D内建着色器源码剖析》这本书的出现,简直就是我学习路上的“及时雨”。作者以一种极其专业且通俗易懂的方式,深入剖析了Unity内建着色器的源码。从ShaderLab语言的基础语法,到HLSL/CG的代码实现,再到这些代码如何在GPU上执行,书中都进行了详细的讲解。我尤其喜欢书中对Standard Shader的剖析,让我对PBR(Physically Based Rendering)有了更深刻的理解,也终于弄懂了Metallic、Smoothness、Albedo、Normal Map等参数背后的数学原理。作者并没有简单地给出代码,而是通过对源码的逐行解析,让我看到了每一个函数、每一个变量是如何协同工作的,从而实现逼真的材质效果。例如,书中对光照模型、阴影计算、以及各种纹理贴图在Shader中的应用都进行了细致的分析,让我对Unity的渲染管线有了更全面的认识。这本书的价值在于,它不仅仅是教会我如何编写Shader,更重要的是,它让我理解了Shader的底层逻辑和运行机制,为我日后的进阶学习打下了坚实的基础。

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在接触《Unity3D内建着色器源码剖析》之前,我对Unity的着色器技术一直处于“知其然而不知其所以然”的状态。我能够利用Unity提供的标准材质,调整各种参数来达到预期的视觉效果,但对于这些参数背后隐藏的复杂计算和渲染流程,我却一无所知。这本书的出现,就像是一束光,照亮了我在这方面的知识盲区。作者以非常系统和严谨的逻辑,深入剖析了Unity内建着色器的源码,从最基础的ShaderLab语法,到更底层的HLSL/CG代码,以及这些代码如何被GPU处理,都进行了详尽的阐述。我印象特别深刻的是,书中对Standard Shader的讲解,让我终于理解了PBR(Physically Based Rendering)的核心原理,以及Metallic、Smoothness、Albedo、Normal Map等参数是如何影响最终的渲染结果的。作者通过对源码的逐行分析,让我看到了这些抽象的概念是如何转化为具体的数学计算和图形渲染指令的。此外,书中还对Unlit Shader、Surface Shader等不同类型的着色器进行了深入的剖析,帮助我理解了它们各自的特点和应用场景。阅读这本书的过程,就像是在拆解一个精密的引擎,每一个部件的功能、每一个连接的原理都清晰可见,让我对Unity的渲染技术有了前所未有的透彻理解。这本书不仅仅是教会我如何编写Shader,更重要的是,它赋予了我理解和驾驭Unity渲染管线的能力。

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