如何进一步学习 shader (CG) 的知识？

rustum · 发表于 2021-4-23 06:54

kirin77 · 发表于 2021-4-23 07:00

1. 高層

深入了解各種計算圖形學及數字圖像學的算法，要知道它們要解決什麼問題，現存有那些解決方案，每個方案的優缺點是甚麼。書籍太多，不在此列舉，可參考本人的豆列：

遊戲圖形程序員必讀的是《Real Time Rendering》（見進建/專門豆列），和shader有關的較前沿著作有《GPU Pro》叢書（見Gems類列）。

計算機圖形學並不是追求物理上完全正確的解，而是觀眾／玩家看上去覺得好看。為了優化，有些問題可以通過近似化來減少運算，學習一些擬合函數（也需了解底層提供的現成函數），並作出嘗試。例如基於物理着色中的BRDF擬合[1]、SSS模擬[2]。

有時候，可以分解一些複雜的函數，生成查找表（LUT）減少運算量，如下面[1]的示例：

2. 底層

通常shader是圖形算法實現的一部分，程序員需要了解shader語言提供的指令，以及它們如何影射至更底層的匯編指令，有時候還要了解具體的GPU架構和特性。有些指令可能較少用，例如ddx/ddy這些，有時候能用於優化。可以參考shader語言手冊、各GPU廠商的官方文件，以及GDC的一些講座[3][4]。

3. 數學

如題主所言，數學佔了很大的部分，建議閱讀[5][6]，之後可以找相關數學的豆列。

參考

[1] Brian Karis, &#34;Real Shading in Unreal Engine 4&#34;, ACM SIGGRAPH 2013 Courses: Physically based shading in theory and practice, ACM, 2013. http://blog.selfshadow.com/publications/s2013-shading-course/
[2] Colin Barré-Brisebois, Marc Bouchard, &#34;Real-Time Approximation of Light Transport in Translucent Homogenous Media&#34;, Gpu Pro 2. Vol. 2. CRC Press, 2011. Slides: GDC 2011 – Approximating Translucency for a Fast, Cheap and Convincing Subsurface Scattering Look
[3] Emil Persson, &#34;Low-Level Thinking in High-Level Shading Languages&#34;, GDC 2013. Slides: Humus - Articles
[4] Emil Persson, &#34;Low-level Shader Optimization for Next-Gen and DX11&#34;, GDC 2014. Slides: Humus - Articles
[5] Lengyel, Eric. Mathematics for 3D game programming and computer graphics. 3rd Edition, Cengage Learning, 2012.
[6] Schneider, Philip, and David H. Eberly. Geometric tools for computer graphics. Morgan Kaufmann, 2002.

FeastSC · 发表于 2021-4-23 07:08

以上大都是程序来回答你的问题。我作为一个美术出身的技术美术来回答一下。

程序部分各位大神已经讲的很清楚了，我主要说视觉的部分。shader说到底是要给人眼展现结果，也就是要让人脑负责视觉的部分认可你展现的视觉效果。首先要弄清楚人脑对什么类的视觉信号敏感。一般来说是移动，轮廓，明暗，颜色，材质，这样排下去，写shader就是研究明白你试图模仿的真实物体有什么样的视觉信号，然后简明扼要地模仿出来。

所以，学点美术对写shader大有用处，另外也去学点心理学什么的，看什么样的刺激，能以最小的计算代价，能让玩家达到最大的心理预期。

XGundam05 · 发表于 2021-4-23 07:10

推荐你个网站叫做shaderlab 上面很多神奇的效果。不过效果这种东西有时候需要艺术修养的，一些简单的图组合起来产生特别好的效果，可以看看火炬之光 1这款游戏的编辑器，叫做torchEdit, 下载游戏的时候，自带的，里面的效果做法都很朴素。

系统的学习shader，涉及到多个领域，一个是图形图像领域自身，例如绘制图形，绘制颜色，噪音，分型，图像处理，图像模拟等内容，可以参考这个视频里面的一些内容，

Unity shader 从0到1

有一个系统性的介绍，后续再深入学习，就需要去分析一些游戏，和论文里面的内容了。
还有就是shader学习，良好的基础开发环境很重要，unity作为一款游戏引擎，用来学习shader非常方便。

HuldaGnodim · 发表于 2021-4-23 07:16

学shader最重要的是要学以致用，勤做练习。
使用GPA,Nsight等软件不断的反复分析其他shader进行对比。
多从自己做的个别人做的shader上挑毛病。参考对应的论文，反复重构验证。

xiangtingsl · 发表于 2021-4-23 07:20

推荐个网站吧
Shadertoy BETA

这个网站上面有很多的ps效果大部分都是可以直接看到代码的

franciscochonge · 发表于 2021-4-23 07:26

《GPU编程与CG语言之阳春白雪下里巴人》
这书的名字可真够长的，不过写的确实不错，可谓深入浅出。在书的结尾部分有基础材质算法，搞懂这些就算入门了。

Ylisar · 发表于 2021-4-23 07:31

用obj法线和摄像机法线夹角模拟高光有什么可膜拜的。。。

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