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文献综述（或调研报告）：
- 前言
随着社会的发展，游戏美术也在设计中彰显出非常重要的作用。应该说美术成了游戏中不可或缺的重要一块，在现在这个竞争激烈的时代，尤其是在游戏行业，为了要使一个游戏引人注意，美术的设计那就要讲究了。在游戏设计中，美术的准确拿捏能让一个元素突出它的特点，从而达成对游戏的宣传。
一直以来，美术设计在游戏设计处于重要地位。
而当你需要用画笔画不出来的美术的时候，比如你需要实时投射阴影，或者需要随机火焰，就需要程序介入操作了[2]。
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- Shader的运用与前景
当我们需要在游戏内实现一些特殊的游戏画面效果时，往往无从下手。这些画面的实现通常与渲染有关，更具体来说，我们通常需要在游戏中编写一些Shader代码来实现它们[2]。渲染往往与GPU打交道，游戏程序通过编写代码通过CPU与GPU通信，GPU来完成渲染过程。随着硬件的发展，Shader的能力也越来越大，渲染游戏模型，模拟波动的海面，实现各种屏幕特效，Shader远比你认识的Shader强大[4]。
伴随着GPU硬件性能的提升，Shader的编程方式经历了从最初的固定管线，到可编程流水线的发展。
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- 图形学
计算机图形学是一种使用数学算法将二维或三维图形转化为计算机显示器的栅格形式的科学。简单地说，计算机图形学的主要研究内容就是研究如何在计算机中表示图形、以及利用计算机进行图形的计算、处理和显示的相关原理与算法。图形与图像两个概念间的区别越来越模糊，但还是有区别的：图像纯指计算机内以位图形式存在的灰度信息，而图形含有几何属性，或者说更强调场景的几何表示，是由场景的几何模型和景物的物理属性共同组成的[1]。
计算机图形学一个主要的目的就是要利用计算机产生令人赏心悦目的真实感图形。为此，必须建立图形所描述的场景的几何表示，再用某种光照模型，计算在假想的光源、纹理、材质属性下的光照明效果。所以计算机图形学与另一门学科计算机辅助几何设计有着密切的关系。事实上，图形学也把可以表示几何场景的曲线曲面造型技术和实体造型技术作为其主要的研究内容。同时，真实感图形计算的结果是以数字图像的方式提供的，计算机图形学也就和图像处理有着密切的关系[3]。
计算机游戏目前已成为促进计算机图形学研究特别是图形硬件发展的一大动力源泉。计算机图形学为计算机游戏开发提供了技术支持，如三维引擎的创建。建模和渲染这两大图形学主要问题在游戏开发中的地位十分重要。
计算机图形学的研究内容非常广泛，如图形硬件、图形标准、图形交互技术、光栅图形生成算法、曲线曲面造型、实体造型、真实感图形计算与显示算法，以及科学计算可视化、计算机动画、自然景物仿真、虚拟现实等[5]。虚拟现实技术的应用非常广泛，可以应用于军事、医学、教育和娱乐等领域。虚拟现实是要使人们通过带上具有立体感觉的眼睛、头盔或数据手套，通过视觉、听觉、嗅觉、触觉以及形体或手势，整个融进计算机所创造的虚拟氛围中，从而取得身临其境的体验。例如走进分子结构的微观世界里猎奇，在新设计的建筑大厦图形里漫游等。这也成为近年计算机图形学的研究热点之一。
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- Shader与3D游戏之间的关系
对3D游戏来说，游戏内模拟的世界就犹如一个真实的世界，想要让一个游戏有身临其境的感觉，必须让其中的模型尽可能的逼真，尽可能让游戏世界和真实世界相似。其中，人物动作、物理模拟、光照系统模型纹理，都是着重关照的对象。对于游戏动画设计人员而言，实际操作过程中需完成不同动画的有效调节，若采用的是动作捕捉装置，则动画设计人员应当优化和整合相关动作。在片头、过场动画处理过程中，游戏动画设计人员通常会进行大量的调节工作。同时，特效设计对于游戏设计效果而言也是非常重要的，而且是一个较为特殊的环节，实践中除要做好特效设计工作，还要注意对特效能否实现进行监督，并做好速度、撞击以及承重和动力学模拟等方面的调试工作，以确保特效质量和效果。而游戏内特效的实现，必须借助Shader来实现。
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