【OpenGL】使用Unity来学习OpenGL

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OpenGL是原理性和实践性比较强的一门技术，在学习的时候，如果能够跟着书中的例子，一边调试一边学习，效果将很好（这属于实验的一种类型吧，能够吧知识形象化，有助于学习兴趣的提高）。市面上有许多深入浅出的书籍讲的很好，比如《OpenGL SuperBible 5th Edition》、《OpenGL 4 Shanding Language Cookbook》等（前者的例子代码写的非常好，后者把OpenGL的原理讲的比较深入）。不过把这些书中的代码跑在特定的系统上，还是需要花一些代价的（比如在mac上，SLGL只支持到1.2，很多例子中的代码就需要改了；而且配置环境也是比较麻烦的）。在探寻了很久之后，发现Unity3D提供了很好的OpenGL的学习环境，并且还有一些很好的资料可以参考(强烈推荐Kenny Lammers的《Unity Shaders and Effects Cookbook》)。本文将介绍怎么在Unity3D上学习SLGL（关于OpenGL的pipeLine、VBO、PBO等其他一些，可以参考上面推荐的两本书，特别是把《OpenGL SuperBible 5th Edition》的那套工具类搞懂，就非常OK了）。这片文章源于对Minimal Shader的一个翻译和整理。

一、配置启动项（只有windows上需要）

在Unity3d的桌面图标的属性中（右击图标选择属性，弹出的对话框中），在“目标”属性中，添加启动参数“-force-opengl”，变为如下：

"C:\Program Files\Unity\Editor\Unity.exe" -force-opengl

二、创建Shader

1. 创建一个新项目，在界面下方的Project面板中，选择Create－>Shader，创建一个Shader，并命名为Test01，如下图：

2。双击Shader01，打开MonoDevelop编辑器，把下面的代码替换原来的，并保存：

Shader "GLSL basic shader" { // defines the name of the shader 
   SubShader { // Unity chooses the subshader that fits the GPU best
      Pass { // some shaders require multiple passes
         GLSLPROGRAM // here begins the part in Unity's GLSL
 
         #ifdef VERTEX // here begins the vertex shader
 
         void main() // all vertex shaders define a main() function
         {
            gl_Position = gl_ModelViewProjectionMatrix * gl_Vertex;
               // this line transforms the predefined attribute 
               // gl_Vertex of type vec4 with the predefined
               // uniform gl_ModelViewProjectionMatrix of type mat4
               // and stores the result in the predefined output 
               // variable gl_Position of type vec4.
         }
 
         #endif // here ends the definition of the vertex shader
 
 
         #ifdef FRAGMENT // here begins the fragment shader
 
         void main() // all fragment shaders define a main() function
         {
            gl_FragColor = vec4(1.0, 0.0, 0.0, 1.0); 
               // this fragment shader just sets the output color 
               // to opaque red (red = 1.0, green = 0.0, blue = 0.0, 
               // alpha = 1.0)
         }
 
         #endif // here ends the definition of the fragment shader
 
         ENDGLSL // here ends the part in GLSL 
      }
   }
}

这样Shader就编辑好了。观察一下发现，这里一个文件中包含了Vertex Shader和Fragment Shader，这个有别于GLSL，不过其他就没有变化了（以后可能会有些优化，比如varying变量，在传统的GLSL中，需要在Vertex和Fragment中都定义一下，而且变量名称要一致，在Unity中可以把varying变量起到前面，写一份就可以了，减少了代码编写和错误的发生）

三、创建材质并绑定Shader

像创建Shader一样，创建材质，如下图：

方法一：把Shader，拖动到材质球上完成绑定，这样球变色了，如下：

方法二：选择材质球，在右边的Inspector中改变其Shader，如下图：

其中“GLSL basic Shader”为刚刚定义的Shader的名称：

Shader "GLSL basic shader" { // defines the name of the shader 
   SubShader { // Unity chooses the subshader that fits the GPU best
。。。。。

四、把材质赋予游戏物体

在编写Shader时候，一般观察材质球，就可以了解shader的效果了（选择材质，在右下角的Preview中显示）；材质可以为球、立方体、圆柱体、环体，点击Preview窗口标题栏靠左的按钮可以进行切换，如下图：

而材质最终还是要赋予游戏物体的（游戏物体可以有多种形状，可以方便观察shader的效果）；

1. 创建物体（这里将使用Unity预定义物体），点击菜单，如下：

然后在右上的Hierarchy中选择刚创建的Sphere，把鼠标移到Scene窗口，按键盘上的f，使得物体调整到最佳位置和大小。然后把材质拖动到物体上，如下图：

OK，到此为止，OpenGL的学习环境已经搭建好，然后推荐深入学习GLSL的教程： GLSL/Unity； 当然在其页面上也有pdf下载对应的pdf下载连接。

当然，Unity中不怎么推荐使用GLSL，取而代之的是Nvidia的cg，可以参考： http://en.wikibooks.org/wiki/Cg_Programming/Unity，教程结构是一样的，所以后续学起来应该还是比较轻松的，也可以参考着学习

这个GLSL教程还有关于Blender的，有兴趣的同学可以去参考一下： http://en.wikibooks.org/wiki/GLSL_Programming；

另外，官方也有shader的相关例子： http://wiki.unity3d.com/index.php/Shaders

Surface Shader Examples:  http://docs.unity3d.com/Documentation/Components/SL-SurfaceShaderExamples.html

Surface Shader Lighting Examples:  http://docs.unity3d.com/Documentation/Components/SL-SurfaceShaderLightingExamples.html

Vertex and Fragment Shader Examples:  http://docs.unity3d.com/Documentation/Components/SL-VertexFragmentShaderExamples.html

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关于OpenGL的资料：

Learning Modern 3D Graphics Programming

OpenGL Programming

Anton's OpenGL 4 Tutorials

一个开发者的博客：One-minute Dungeon: Behind the scenes

游戏中法线贴图的技巧：A game of Tricks-Normal mapped Scripts

参考：

http://en.wikibooks.org/wiki/GLSL_Programming/Unity/Minimal_Shader

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更多高级的Shader知识

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GPU Pro 1~5： http://pan.baidu.com/s/1qWLSxAk

GPU Gems：

http://www.slideshare.net/DAMSIGNUP/so4-flexible-shadermanagmentandpostprocessing

其他书籍的索引： http://www.douban.com/doulist/1445745/

http://www.zhihu.com/question/26720808