# Shader编程语言

Shader是一段代码，运行在GPU的程序，目前主流的有三种语言：基于OpenGL的OpenGL Shading Language，简称GLSL。基于DirectX的High Level Shading Language,简称HLSL。还有NVIDIA公司的C for Graphic，简称Cg语言。

GLSL与HLSL分别是基于OpenGL和Direct3D的接口，两者不能混用。

由于GLSL争斗良久，所以需要研发一种新的语言，那么Cg也就应运而生了，它与OpenGL、Direct3D不是同一层次的语言，而是他们的上层。

Cg是真正的跨平台，可根据不同的平台编译成相应的语言，由NVIDIA公司和微软公司相互协作开发，在语法上达到了一致，也导致了Cg与HLSL的语法极其相似。下面我们在介绍时一般会这样写Cg/HLSL。

# Unity Shader

Shader编程语言有GLSL、HLSL、Cg等

在Unity中我们只需要编写一份Shader程序，Unity最终会根据不同的平台来编绎成不同的着色器语言。

官方的建议是用Cg/HLSL来编写，当然也可以使用GLSL，主要是因为Cg/HLSL有更好的跨平台性，更倾向于使用Cg/HLSL来编写Shader程序。

Unity Shader严格来说并不是传统上的Shader,而是Unity自身封装后的一种便于书写的Shader，又称为ShaderLab。

# 图形管线

在编写Shader程序前，我们先来看看渲染管线。

我们通过计算机看到的一张图片，是计算机需要从一系列的顶点数据、纹理等信息出发，把这些信息最终转换成一张人眼可以看到的图像。

那么这张图像是否可以编程，修改它的最终展示呢？答案是肯定的，我们可以通过Shader编程最终修改图像的显示。

如何通过Shader编程来实现？要先了解渲染流程，了解在渲染流程那部分我们是可编程控制的。

渲染流程分成3个阶段：应用阶段（Application Stage）、几何阶段（Geometry Stage）、光栅化阶段（Rasterizer Stage）。

应用阶段（Application Stage）主要由CPU来完成，几何阶段（Geometry Stage）、光栅化阶段（Rasterizer Stage）由GPU来完成，我们主要讲后面两个阶段。

在整个渲染流程中，有两部分是我们可以编程控制的，那便是顶点着色器、片元着色器。

## 顶点着色器

顶点着色器（Vertex Shader）是完全可编程的，它通常用于实现顶点的空间变换、顶点着色等功能。而像素的其他部分由线性插值的方式来实现。

顶点着色器（Vertex Shader）是流水线的第一个阶段，它的输入来自于CPU。顶点着色器的处理单位是顶点，也就是说，输入进来的每个顶点都会调用一次顶点着色器。顶点着色器本身不可以创建或者销毁任何顶点，而且无法得到顶点与顶点之间的关系。例如，我们无法得知两个顶点是否属于同一个三角网格。但正是因为这样的相互独立性，GPU可以利用本身的特性并行化处理每一个顶点，这意味着这一阶段的处理速度会很快。顶点着色器需要完成的工作主要有：坐标变换和逐顶点光照。

## 片元着色器

片元着色器（Fragment Shader），则是完全可编程的，它用于实现逐片元（Per-Fragment）的着色操作。这个更像是对每一个像素点进行操作，所以对比顶点着色器更加消耗性能。