渲染管线

大的流程

  1. 数据资源
  2. 渲染管线
  3. 2d图像

Unity内置的渲染管线分类

  1. CPU应用程序段渲染逻辑
  2. GPU渲染管线

Unity渲染的流程：

  1. Camera组件调用Renderer()

  2. 剔除操作

    1. 视椎体剔除：根据field of view，近裁面和远裁面构成的锥体。剔除指会跟视椎体做一个碰撞检测，有相交的部分就表明应该被绘制，如果没有的话就应该剔掉。这里可以通过包围盒进行加速和优化。
    2. 遮挡剔除：根据在相机中的先后关系进行
    3. 层级剔除：根据特定层级的物体进行剔除，Culling mask操作

  3. 渲染顺序：

    1. 按距离
    2. 按渲染队列：Render Queue越小越先被渲染，不透明队列<2500，半透明队列>2500
      1. 不透明物体默认是2000
      2. 半透明物体默认是3000
      3. 相等情况：不透明队列从前向后排序（优化方便剔除），半透明队列从后向前排序（渲染效果正确性）

  4. 打包数据：

    1. 模型信息：顶点坐标、法线(会合并相同的)、UV(会合并相同的，是一个二维数据，只有前两个分量有用)、顶点色、索引列表
    2. 变换矩阵：MVP
    3. 灯光、材质参数：Shader、材质参数、灯光信息

  5. 调用Shader: 告诉渲染管线现在要渲染哪些模型数据，要用哪个shader

    1. SetPassCall()：设置好渲染状态，使用哪种shader，哪种混合模式，设置好背面剔除
    2. DrawCall()：使用哪些模型数据进行渲染

  6. GPU渲染管线：25min

    1. 顶点处理：从模型空间到裁剪空间，见顶点shader
    2. 图元装配和光栅化：
      1. 裁剪操作：对三角面的操作而不是物体的剔除(通过判断顶点坐标进行操作)
      2. NDC标准化设备坐标：透视除法(同时除以w)
      3. 背面剔除：引用模型的索引列表，如果索引排列顺序呈顺时针就留下，逆时针就是背面
      4. 屏幕坐标：通过视口转换(只针对x,y坐标)，z坐标用来判断前后关系
      5. 图元装配：连线，形成三角形(Bresenham画线)
      6. 光栅化：通过插值算法生成片元，z坐标变成深度值
    3. 片元处理：见片元shader
    4. 输出合并：片源数据->alpha测试->模板测试->深度测试->混合->帧缓冲区
      1. 最重要任务处理遮挡关系、处理半透明混合
      2. 帧缓冲区
      3. 深度测试
        1. zwrite 深度写入 即使通过深度测试也不会刷新缓冲区，并不影响颜色缓冲区的写入
        2. ztest 深度测试
          1. Early-z发生在片元shader之前或者顶点shader之后
      4. 混合：从后到前，关闭ZWrite

  7. 帧缓冲区：一个跟屏幕大小一样的临时画布，等场景里的物体渲染完成后，屏幕就能从这个缓冲区里拿到图像

  8. 后处理逻辑：这个阶段可再次调用逻辑

  9. 再次GPU渲染管线

多个摄像机
每一个摄像机都会调用上述的流程
Unity摄像机：

  1. 摄像机在清屏之前会调用clean flag，可以选择不清屏
  2. depth可以选择先后顺序，越小越先渲染

Shader

  1. 顶点shader：主要处理投影成像操作，并不会完成2D成像，主要完成对3D场景的变形
    1. 放置物体：模型空间->世界空间
    2. 摆好相机：世界空间->相机空间
    3. 摁下快门：相机空间->裁剪空间
  2. 片元shader：最重要任务，上色
    1. 纹理技术
      1. 纹理采样：根据采样公式给片元上色
      2. 纹理过滤机制 – 对应到Unity就是filter mode：
        1. 四舍五入（不好用）
        2. 采样周围的四个插值进行计算（双线性插值）
      3. Mipmap：纹理链 – Unity可以生成Mipmap
      4. 纹理寻址模式：超出纹素范围的地址该怎么操作(uv坐标超过1怎么操作)
      5. 纹理压缩格式：RGBA，ASTC，ETC2，PVRTC
    2. 光照计算
      1. 光照组成
      2. 光照模型
        1. Phong光照模型 – 基于经验的光照模型 max(NL,0.0)+pow(max(RV,0.0),smoothness)+ambient = Phong
          1. 漫反射 – 点乘得到cos值
          2. 高光反射 – 光滑度决定衰减范围，光滑度越小，衰减越大
          3. 环境光 – Lightmap、Reflection Probe、Light Probe
        2. 基本思路：直接光漫反射+直接光镜面反射+间接光漫反射+间接光镜面反射