(分享)我的圖形學學習歷程
從大三開始接觸圖形學到現(xiàn)在，已經(jīng)四年多了。我的職位也經(jīng)歷了算法工程師->前端工程師->無線工程師->游戲引擎程序師的變化。也恰好在這幾年，圖形學界，大家等到了新的圖形API，也見到了VR由盛轉衰，手游興起，國內(nèi)手游市場從百花齊放到又是只剩幾個大佬獨大，最火的引擎從cocos2dx變成了unity。短短數(shù)年就有如此之大的變化，不得不感慨幾句。
我先想提一句，就是現(xiàn)在這個時代，游戲開發(fā)所需要的圖形學知識，確實是越來越少了。游戲引擎開放，成熟，易用，可靠。unity引擎非常贊，UE4現(xiàn)在勢頭也非常猛。如果目標是游戲公司客戶端開發(fā)崗的話，推薦兩者至少其一理解一下，不要討論c#和c++的優(yōu)劣，反正到時候用的基本是lua。如果目標是游戲開發(fā)，那熟練使用引擎，理解業(yè)務比鉆研圖形學收益大得多。
圖形學的一些常見誤區(qū)
圖形學 != DX/OpenGL/etc.
圖形學 != 渲染
學好圖形學 != 能做游戲引擎
圖形學很難
網(wǎng)上有個段子，程序員三大浪漫。雖然這也是輪子哥眾多黑歷史中的一個，但也證明了計算機圖形學有獨特魅力 —— 就算是傳統(tǒng)軟件程序員，也對CG心有向往。
計算機圖形學，英文Computer Graphics，簡稱CG。CG是一個很大的范疇，在國內(nèi)的話一般是兩個大方向——建模和渲染，渲染又分實時渲染和離線渲染。簡單來說就是三維世界的描述和展示。
當下，實時渲染最常用的兩個API，就是direct3D和openGL了。當然，基于mantle設計的幾個新圖形API——Metal和vulkan增長也是蠻快的。vulkan在安卓上剛剛起步，有待發(fā)展，而Metal在ios上就比重很大了。兩三年前做ios可能還要考慮同時支持openGL ES和Metal，現(xiàn)在的話就打Metal包就可以了。ios平臺，率先完成了去openGL的大業(yè)。
我的圖形學學習流程
終于回到標題了，本節(jié)分享一下我的圖形學學習和演進過程。我自己也是剛入門的鶸，所以走了很多彎路。
API篇：相信有無數(shù)人給灌輸一個觀念，就是API不重要，思想才重要。這個觀點沒有錯誤，但是對于新人來說很危險。圖形學是個很工程的學科，知其然，然后探其所以然。不至少會用一個三維API就直接看三磚(PBRT,RTR,AGI)，絕對是事倍功半的。
webgl —— 我圖形學入門真的是靠webgl入門的，看的就是那本《webgl編程指南》?！秝ebgl編程指南》這本書我也推薦所有想入坑圖形學的人當做入門起手，這本書講圖形管線非常細致。我從webgl入門其實和我剛上大學時候的，HTML5異軍突起，大家都在講移動應用已死，H5就是未來。想想其實挺幸運，webgl入坑可以繞過openGL對于新人的各種坑——openGL到底是c/c++的庫，c/c++的依賴問題對于新人來說都不是個簡單的問題?！督换ナ接嬎銠C圖形學第7版》把教學語言從openGL改為了webGL，也是基于同樣的原因。
openGL 3.3 core —— 接下來就離開瀏覽器，回歸桌面了。learnopengl是我學習openGL 3.3 core的主要參考，主要收獲是兩個，一個是延遲渲染，一個是MRT。
openGL 4.x —— 主要參考的就是openGL4 shading language cooked第一版第二版兩版。我當時的主力開發(fā)機是mac，mac只支持openGL 4.1，額外支持openGL 4.2的texstorage。所以mac的話最好兩版比照著看，用win和Linux的話直接看第二版就好了。推薦書籍除了之前的還有openGL development cookbook和紅寶書第8版(今年第9版漢化也有了)，我并沒有把紅寶書地8版看完，只看了其中的計算著色器部分
vulkan —— 看vulkan主要就算三本書，vulkan programming guide，learning vulkan，vulkan cookbook。那個時候vulkan的窗口封裝庫，比如glfw、sdl、qt都沒有，需要自己寫win32、x11/wayland窗體再用wsi起上下文，還是非常原始非常惡心的。現(xiàn)在這些庫都成熟了，新手學起來會方便很多。推薦一下 https://vulkan-tutorial.com/，基于glfw的。
openGL ES 3.0 —— 有了之前的基礎，這個就很簡單了。openGL ES 3.0和openGL 3.3基本一模一樣，這個對新手的一個砍是EGL，因為gles就沒有很好的跨平臺窗體封裝了，自己調(diào)用EGL/EAGL和native系統(tǒng)結合很必要。主要參考書兩本，openGL ES 3.0 programming guide，還有openGL ES 3.0 cookbook。
directx11 —— 對，我DX11是vulkan之后看的。使用的sharpDX，所以c#稍微入了點門，HLSL能看懂一些了。看的書是Direct3D Rendering Cookbook，并不是更著名的DX龍書。
metal —— 這個我也是最近才研究的。因為metal相關的資料真的少，metal programming guide，這本差不多是市面上的唯一了。這本書對于圖形部分收獲很小，但是MPS做GPGPU，還有MPS實現(xiàn)CNN，都是意想不到的收獲。
技能樹篇：略
就業(yè)方向
在國內(nèi)，圖形學差不多是兩大方向，一個是游戲(我的師兄們基本都做游戲了)，另一個是是去建筑、設計、景觀園藝相關的公司(CAD，我的師姐們很多是這個方向)。
國內(nèi)的游戲引擎崗位現(xiàn)狀和前景
國內(nèi)的游戲引擎崗位，和很多人想的(自研)游戲引擎開發(fā)，可能有些差距?，F(xiàn)在，就我個人看到的情況，是越來越多的公司開始放棄自研引擎轉投unity和unreal這種更強大更完善的游戲引擎。自研引擎脫離業(yè)務，更像一個技術練兵的玩具。不過也要承認，自研引擎即便性能很好，想在客戶端和美術那推行阻力也很大(原因懂的都懂)。
雖然沒有自研的需求，但是不代表不需要引擎這個崗位。引擎崗依舊是游戲公司中重要的位置。主分兩個方向，GE和TA。
GE —— 游戲引擎程序，在國內(nèi)主要負責游戲引擎的二次開發(fā)，在現(xiàn)在主要是unity和unreal engine 4為主。負責內(nèi)容包括但不限如下：
游戲功能腳本化，就是將游戲引擎的功能封裝，給客戶端用。使用腳本語言劃分業(yè)務層和核心層，同時還能給程序提供熱更新的能力(因為某家應用發(fā)布機制限制)?，F(xiàn)在業(yè)內(nèi)以lua為主，不過網(wǎng)易和騰訊內(nèi)部也有些部門使用python。我個人認為python很有前景，swig/pybind11這樣的輪子也很好用。
接入第三方SDK和庫。第三方SDK，舉幾個例子，微信、支付寶的支付接口，各個平臺的平臺SDK，第三方埋點統(tǒng)計，還有硬件的SDK(安卓專屬大坑，主要工作就是手工喚醒CPU大核)。外部庫，舉個例子，比如fmod/criware/wwise/Resonance這樣的高級音頻模塊，lz4-HC壓縮等。
修改引擎的bug。拿我負責過的一個功能舉例，UE4在cook資源時只能cook LDR或者HDR一種資源，但是期望是在低端安卓機上使用LDR，在高端機上使用HDR。這時候就要修改UE4資源cook的邏輯，強行讓他同時cook LDR&HDR兩種格式的資源。
優(yōu)化。
TA —— 技術美術，更加萬中無一的人才。雖然A轉T有眾多的優(yōu)勢，但是其實業(yè)內(nèi)的情況是99%的TA都是T轉A(數(shù)據(jù)來源于騰訊的一位高級技術美術口中)。TA要求又能做美術，又能寫代碼，必須精通引擎和各種CAD工具，普通美術日常邊邊角角的功能TA都應該會用。培養(yǎng)一位TA的成本是很高的?，F(xiàn)在獨立游戲圈有很多TA大神在單干。
至于游戲引擎的前景，只看國內(nèi)，預計一兩年之內(nèi)可能會有個小爆發(fā)。因為看現(xiàn)在形勢，手機的性能基本可以了，而unity的效果優(yōu)化成本過大(unity2018著重處理的問題)，分析的話19年開始，ue4手游會開始大幅增長，因為ue4的難度，業(yè)內(nèi)會短時間增加對GE和TA的需求。
GE新手速成建議
下面是從最功利的角度，給想要入行GE的同學看的準備。
一門編譯型語言。比如c++/java/go/rust/c#/swift等，話用猛漢瓦魯多里對新手的一句建議，有偏好用偏好，沒偏好用盾斧。如同python是AI的盾斧，js是web全棧的盾斧，c++就是圖形學里的盾斧。c++的話，可以看c++ essential入門，看c++ primer進階?？吹臅r候一定要做課后題，這是忠告。
一門腳本語言。推薦js/python。我沒推薦lua，因為我覺得lua的生態(tài)不是很好?？梢暬_本語言，比如ue4的blueprint，unity的bolt或者Google的blocky都很有意思，不過就是寫起來高效讀起來臥槽，讀別人代碼生不如死。
熟悉一個圖形API?？紤]到現(xiàn)有所有的DX12，vulkan，metal教程都是建立在你已經(jīng)有DX11/openGL的基礎上寫的，因此DX11和openGL就是入門的最佳選擇。DX11的話，你不可能不和win32 api打交道。如果不想研究win32編程，那么openGL差不多是唯一選擇了。幾乎所有語言都有openGL封裝，所以不用考慮語言偏好的問題?？紤]到國內(nèi)手游為主的情況，vulkan和metal如果有條件也還是看看，vulkan的話非常啰嗦，metal簡潔很多，但是成本是有的(iPhone/iPad + mac)。
熟悉PBR。直接推薦Physically Based Shader Development for Unity 2017。表面著色，CookTorrance BRDF，microfacet theory等概念講得都很清楚。
英文。我推薦英文的主要原因，是很多中文書我讀不懂。
學歷。雖然無論各個企業(yè)的HR怎么說自己只認能力不認學歷，但是其實學歷還是客觀存在的。在GE非常明顯，如果說HR只認985211，那GE這只認TOP幾的虛擬現(xiàn)實/圖形學相關專業(yè)。
項目。GitHub還有個人blog，越裝逼越好。
結語
感覺已經(jīng)長篇大論了不少，廢話很多，望大家見諒。在圖形學和游戲引擎，scene graph，shader等方面有問題或者希望看的也可以直接留言討論。
