# Shader編程語言

Shader是一段代碼，運(yùn)行在GPU的程序，目前主流的有三種語言：基于OpenGL的OpenGL Shading Language，簡稱GLSL?；贒irectX的High Level Shading Language,簡稱HLSL。還有NVIDIA公司的C for Graphic，簡稱Cg語言。

GLSL與HLSL分別是基于OpenGL和Direct3D的接口，兩者不能混用。

由于GLSL爭斗良久，所以需要研發(fā)一種新的語言，那么Cg也就應(yīng)運(yùn)而生了，它與OpenGL、Direct3D不是同一層次的語言，而是他們的上層。

Cg是真正的跨平臺，可根據(jù)不同的平臺編譯成相應(yīng)的語言，由NVIDIA公司和微軟公司相互協(xié)作開發(fā)，在語法上達(dá)到了一致，也導(dǎo)致了Cg與HLSL的語法極其相似。下面我們在介紹時一般會這樣寫Cg/HLSL。

# Unity Shader

Shader編程語言有GLSL、HLSL、Cg等

在Unity中我們只需要編寫一份Shader程序，Unity最終會根據(jù)不同的平臺來編繹成不同的著色器語言。

官方的建議是用Cg/HLSL來編寫，當(dāng)然也可以使用GLSL，主要是因為Cg/HLSL有更好的跨平臺性，更傾向于使用Cg/HLSL來編寫Shader程序。

Unity Shader嚴(yán)格來說并不是傳統(tǒng)上的Shader,而是Unity自身封裝后的一種便于書寫的Shader，又稱為ShaderLab。

# 圖形管線

在編寫Shader程序前，我們先來看看渲染管線。

我們通過計算機(jī)看到的一張圖片，是計算機(jī)需要從一系列的頂點數(shù)據(jù)、紋理等信息出發(fā)，把這些信息最終轉(zhuǎn)換成一張人眼可以看到的圖像。

那么這張圖像是否可以編程，修改它的最終展示呢？答案是肯定的，我們可以通過Shader編程最終修改圖像的顯示。

如何通過Shader編程來實現(xiàn)？要先了解渲染流程，了解在渲染流程那部分我們是可編程控制的。

渲染流程分成3個階段：應(yīng)用階段（Application Stage）、幾何階段（Geometry Stage）、光柵化階段（Rasterizer Stage）。

應(yīng)用階段（Application Stage）主要由CPU來完成，幾何階段（Geometry Stage）、光柵化階段（Rasterizer Stage）由GPU來完成，我們主要講后面兩個階段。

在整個渲染流程中，有兩部分是我們可以編程控制的，那便是頂點著色器、片元著色器。

## 頂點著色器

頂點著色器（Vertex Shader）是完全可編程的，它通常用于實現(xiàn)頂點的空間變換、頂點著色等功能。而像素的其他部分由線性插值的方式來實現(xiàn)。

頂點著色器（Vertex Shader）是流水線的第一個階段，它的輸入來自于CPU。頂點著色器的處理單位是頂點，也就是說，輸入進(jìn)來的每個頂點都會調(diào)用一次頂點著色器。頂點著色器本身不可以創(chuàng)建或者銷毀任何頂點，而且無法得到頂點與頂點之間的關(guān)系。例如，我們無法得知兩個頂點是否屬于同一個三角網(wǎng)格。但正是因為這樣的相互獨立性，GPU可以利用本身的特性并行化處理每一個頂點，這意味著這一階段的處理速度會很快。頂點著色器需要完成的工作主要有：坐標(biāo)變換和逐頂點光照。

## 片元著色器

片元著色器（Fragment Shader），則是完全可編程的，它用于實現(xiàn)逐片元（Per-Fragment）的著色操作。這個更像是對每一個像素點進(jìn)行操作，所以對比頂點著色器更加消耗性能。