[UnityShader]渲染队列、ZWrite和ZTest

最新推荐文章于 2025-06-12 15:30:41 发布
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#unity3d #shader

本文深入讲解了深度缓存、深度测试的基本概念及其在Unity中的应用。通过实例演示了ZWrite和ZTest设置对渲染顺序的影响。

摘要生成于 C知道 ，由 DeepSeek-R1 满血版支持， 前往体验 >

本文转载于：

http://blog.youkuaiyun.com/lyh916/article/details/45317571



参考链接：

http://blog.youkuaiyun.com/zhuyingqingfen/article/details/18979547

http://blog.youkuaiyun.com/lysc_forever/article/details/13614449

http://m.blog.youkuaiyun.com/blog/yxriyin/39081843


（1）什么是深度？

 深度其实就是该像素点在3d世界中距离摄像机的距离。离摄像机越远，则深度值（Z值）越大。


（2）什么是深度缓存？

深度缓存中存储着准备要绘制在屏幕上的像素点的深度值。如果启用了深度缓冲区，在绘制每个像素之前，OpenGL会把该像素的深度值和深度缓存的深度值进行比较。如果新像素深度值<深度缓存深度值，则新像素值会取代原先的；反之，新像素值被遮挡，其颜色值和深度将被丢弃。(深度主要起的是比较的作用)


（3）什么是深度测试？

在深度测试中，默认情况是将要绘制的新像素的z值与深度缓冲区中对应位置的z值进行比较，如果比深度缓存中的值小，那么用新像素的颜色值更新深度缓存中对应像素的颜色值。


（4）为什么需要深度？

在不使用深度测试的时候，如果我们先绘制一个距离较近的物体，再绘制距离较远的物体，则距离远的物体因为后绘制，会把距离近的物体覆盖掉，这样的效果并不是我们所希望的。而有了深度缓冲以后，绘制物体的顺序就不那么重要了，都能按照远近（Z值）正常显示，这很关键。



那么，在unity中，如果知道了渲染队列，ZWrite，ZTest，如何确定哪个物体先显示呢？

首先，unity先将渲染队列中较前的进行渲染，然后再执行ZWrite，ZTest

ZWrite可以取的值为：On/Off，默认值为On，代表是否要将像素的深度写入深度缓存中(同时还要看ZTest是否通过)。

ZTest可以取的值为：Greater/GEqual/Less/LEqual/Equal/NotEqual/Always/Never/Off，默认值为LEqual，代表通过比较深度来更改颜色缓存的值。例如当取默认值的情况下，如果将要绘制的新像素的z值小于等于深度缓存中的值，则将用新像素的颜色值更新深度缓存中对应像素的颜色值。需要注意的是，当ZTest取值为Off时，表示的是关闭深度测试，等价于取值为Always，而不是Never！Always指的是直接将当前像素颜色(不是深度)写进颜色缓冲区中；而Never指的是不要将当前像素颜色写进颜色缓冲区中，相当于消失。



///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

那么，重点来了：

1.当ZWrite为On时，ZTest通过时，该像素的深度才能成功写入深度缓存，同时因为ZTest通过了，该像素的颜色值也会写入颜色缓存。

2.当ZWrite为On时，ZTest不通过时，该像素的深度不能成功写入深度缓存，同时因为ZTest不通过，该像素的颜色值不会写入颜色缓存。

3.当ZWrite为Off时，ZTest通过时，该像素的深度不能成功写入深度缓存，同时因为ZTest通过了，该像素的颜色值会写入颜色缓存。

4.当ZWrite为Off时，ZTest不通过时，该像素的深度不能成功写入深度缓存，同时因为ZTest不通过，该像素的颜色值不会写入颜色缓存。


可以看到，像素的深度能否成功写入深度缓存，条件是ZWrite为On，ZTest通过；

写入深度缓存的作用就是为ZTest的比较做准备。

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////



因为ZWrite默认值为On，ZTest默认值为LEqual，所以这很好地解释了为什么在unity中，距离相机近的东西会阻挡住距离相机远的东西。如果我们先绘制一个距离较近的物体，再绘制距离较远的物体，则距离远的物体因为后绘制，会把距离近的物体覆盖掉，这时我们可以通过修改ZWrite和ZTest来改变物体的遮挡关系！


测试环境(蓝色方块距离相机较近，注意这个不是Game视图)：




测试的Shader代码(两个方块的shader代码起始都是一样的，测试时修改的是测试区里的代码)：

[csharp] view plain copy print ?
  1. Shader "Custom/ZTest" {  
  2.     Properties {  
  3.         _MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" {}  
  4.     }  
  5.     SubShader {  
  6.         Tags { "RenderType"="Opaque" }  
  7.         LOD 200  
  8. /////////////////////////////////////////测试区  
  9.         Tags{ "Queue" = "Geometry" }  
  10.         //ZWrite Off  
  11.         //ZTest Off  
  12. /////////////////////////////////////////测试区  
  13.         CGPROGRAM  
  14.         #pragma surface surf Lambert  
  15.   
  16.         sampler2D _MainTex;  
  17.   
  18.         struct Input {  
  19.             float2 uv_MainTex;  
  20.         };  
  21.   
  22.         void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o) {  
  23.             half4 c = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex);  
  24.             o.Albedo = c.rgb;  
  25.             o.Alpha = c.a;  
  26.         }  
  27.         ENDCG  
  28.     }   
  29.     FallBack "Diffuse"  
  30. }  
Shader "Custom/ZTest" {
	Properties {
		_MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" {}
	}
	SubShader {
		Tags { "RenderType"="Opaque" }
		LOD 200
/////////////////////////////////////////测试区
		Tags{ "Queue" = "Geometry" }
	    //ZWrite Off
		//ZTest Off
/////////////////////////////////////////测试区
		CGPROGRAM
		#pragma surface surf Lambert

		sampler2D _MainTex;

		struct Input {
			float2 uv_MainTex;
		};

		void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o) {
			half4 c = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex);
			o.Albedo = c.rgb;
			o.Alpha = c.a;
		}
		ENDCG
	} 
	FallBack "Diffuse"
}


渲染顺序：先蓝色方块再白色方块(以下简称蓝，白)

注意ZWrite默认值为On，ZTest默认值为LEqual，没有渲染物体时，深度缓存中的深度可以理解为无限大

1.

[csharp] view plain copy print ?
  1. /////////////////////////////////////////蓝色方块测试区  
  2.         Tags{ "Queue" = "Geometry+200" }  
  3.         ZWrite Off  
  4.         //ZTest Off  
  5. /////////////////////////////////////////蓝色方块测试区  
/////////////////////////////////////////蓝色方块测试区
		Tags{ "Queue" = "Geometry+200" }
	    ZWrite Off
		//ZTest Off
/////////////////////////////////////////蓝色方块测试区
[csharp] view plain copy print ?
  1. /////////////////////////////////////////白色方块测试区  
  2.         Tags{ "Queue" = "Geometry+300" }  
  3.         //ZWrite Off  
  4.         //ZTest Off  
  5. /////////////////////////////////////////白色方块测试区  
/////////////////////////////////////////白色方块测试区
		Tags{ "Queue" = "Geometry+300" }
		//ZWrite Off
	    //ZTest Off
/////////////////////////////////////////白色方块测试区


结果：白在前面

分析：蓝没有将像素写进深度缓存中，ZTest通过了，颜色缓存中存放了蓝的颜色值

白将像素写进深度缓存中，ZTest通过了，颜色缓存的值变为白的，所以显示白


2.

[csharp] view plain copy print ?
  1. /////////////////////////////////////////蓝色方块测试区  
  2.         Tags{ "Queue" = "Geometry+200" }  
  3.         //ZWrite Off  
  4.         //ZTest Off  
  5. /////////////////////////////////////////蓝色方块测试区  
/////////////////////////////////////////蓝色方块测试区
		Tags{ "Queue" = "Geometry+200" }
	    //ZWrite Off
		//ZTest Off
/////////////////////////////////////////蓝色方块测试区
[csharp] view plain copy print ?
  1. /////////////////////////////////////////白色方块测试区  
  2.         Tags{ "Queue" = "Geometry+300" }  
  3.         //ZWrite Off  
  4.         //ZTest Off  
  5. /////////////////////////////////////////白色方块测试区  
/////////////////////////////////////////白色方块测试区
		Tags{ "Queue" = "Geometry+300" }
		//ZWrite Off
	    //ZTest Off
/////////////////////////////////////////白色方块测试区

结果：蓝在前面

分析：蓝将像素写进深度缓存中，ZTest通过了，颜色缓存中存放了蓝的颜色值

而白的像素深度大于蓝的，既没有成功将像素写进深度缓存，同时ZTest不通过，像素被舍弃，所以显示蓝


3.

[csharp] view plain copy print ?
  1. /////////////////////////////////////////蓝色方块测试区  
  2.         Tags{ "Queue" = "Geometry+200" }  
  3.         ZWrite Off  
  4.         ZTest Off  
  5. /////////////////////////////////////////蓝色方块测试区  
/////////////////////////////////////////蓝色方块测试区
		Tags{ "Queue" = "Geometry+200" }
	    ZWrite Off
		ZTest Off
/////////////////////////////////////////蓝色方块测试区
[csharp] view plain copy print ?
  1. /////////////////////////////////////////白色方块测试区  
  2.         Tags{ "Queue" = "Geometry+300" }  
  3.         //ZWrite Off  
  4.         //ZTest Off  
  5. /////////////////////////////////////////白色方块测试区  
/////////////////////////////////////////白色方块测试区
		Tags{ "Queue" = "Geometry+300" }
		//ZWrite Off
	    //ZTest Off
/////////////////////////////////////////白色方块测试区

结果：白在前面

分析：蓝没有将像素写进深度缓存中，ZTest通过了，颜色缓存中存放了蓝的颜色值

白将像素写进深度缓存中，ZTest通过了，颜色缓存中存放为白的颜色值


4.

[csharp] view plain copy print ?
  1. /////////////////////////////////////////蓝色方块测试区  
  2.         Tags{ "Queue" = "Geometry+200" }  
  3.         //ZWrite Off  
  4.         //ZTest Off  
  5. /////////////////////////////////////////蓝色方块测试区  
/////////////////////////////////////////蓝色方块测试区
		Tags{ "Queue" = "Geometry+200" }
	    //ZWrite Off
		//ZTest Off
/////////////////////////////////////////蓝色方块测试区
[csharp] view plain copy print ?
  1. /////////////////////////////////////////白色方块测试区  
  2.         Tags{ "Queue" = "Geometry+300" }  
  3.         //ZWrite Off  
  4.         ZTest Off  
  5. /////////////////////////////////////////白色方块测试区  
/////////////////////////////////////////白色方块测试区
		Tags{ "Queue" = "Geometry+300" }
		//ZWrite Off
	    ZTest Off
/////////////////////////////////////////白色方块测试区

结果：白在前面

分析：蓝将像素写进了深度缓存中

白将像素写进了深度缓存中，ZTest通过了，白将颜色缓存中的蓝的像素颜色值替换了。


5.

[csharp] view plain copy print ?
  1. /////////////////////////////////////////蓝色方块测试区  
  2.         Tags{ "Queue" = "Geometry+200" }  
  3.         //ZWrite Off  
  4.         //ZTest Off  
  5. /////////////////////////////////////////蓝色方块测试区  
/////////////////////////////////////////蓝色方块测试区
		Tags{ "Queue" = "Geometry+200" }
	    //ZWrite Off
		//ZTest Off
/////////////////////////////////////////蓝色方块测试区
[csharp] view plain copy print ?
  1. /////////////////////////////////////////白色方块测试区  
  2.         Tags{ "Queue" = "Geometry+300" }  
  3.         ZWrite Off  
  4.         ZTest Off  
  5. /////////////////////////////////////////白色方块测试区  
/////////////////////////////////////////白色方块测试区
		Tags{ "Queue" = "Geometry+300" }
		ZWrite Off
	    ZTest Off
/////////////////////////////////////////白色方块测试区

结果：白在前面

分析：蓝将像素写进了深度缓存中

白没能将像素写进了深度缓存中(ZWrite为off)，但ZTest通过了，此时颜色缓存的值变为白的，但是深度缓存的值是蓝的


6.

[csharp] view plain copy print ?
  1. /////////////////////////////////////////蓝色方块测试区  
  2.         Tags{ "Queue" = "Geometry+200" }  
  3.         //ZWrite Off  
  4.         ZTest Off  
  5. /////////////////////////////////////////蓝色方块测试区  
/////////////////////////////////////////蓝色方块测试区
		Tags{ "Queue" = "Geometry+200" }
	    //ZWrite Off
		ZTest Off
/////////////////////////////////////////蓝色方块测试区
[csharp] view plain copy print ?
  1. /////////////////////////////////////////白色方块测试区  
  2.         Tags{ "Queue" = "Geometry+300" }  
  3.         //ZWrite Off  
  4.         ZTest Off  
  5. /////////////////////////////////////////白色方块测试区  
/////////////////////////////////////////白色方块测试区
		Tags{ "Queue" = "Geometry+300" }
		//ZWrite Off
	    ZTest Off
/////////////////////////////////////////白色方块测试区


结果：白在前面

分析：蓝将像素写进了深度缓存中

白将像素写进了深度缓存中，ZTest通过了，此时颜色缓存的值变为白的


7.

[csharp] view plain copy print ?
  1. /////////////////////////////////////////蓝色方块测试区  
  2.         Tags{ "Queue" = "Geometry+200" }  
  3.         ZWrite Off  
  4.         //ZTest Off  
  5. /////////////////////////////////////////蓝色方块测试区  
/////////////////////////////////////////蓝色方块测试区
		Tags{ "Queue" = "Geometry+200" }
	    ZWrite Off
		//ZTest Off
/////////////////////////////////////////蓝色方块测试区
[csharp] view plain copy print ?
  1. /////////////////////////////////////////白色方块测试区  
  2.         Tags{ "Queue" = "Geometry+300" }  
  3.         ZWrite Off  
  4.         //ZTest Off  
  5. /////////////////////////////////////////白色方块测试区  
/////////////////////////////////////////白色方块测试区
		Tags{ "Queue" = "Geometry+300" }
		ZWrite Off
	    //ZTest Off
/////////////////////////////////////////白色方块测试区

结果：白在前面

分析：白、蓝都没有将像素写入深度缓存中，所以深度缓存中的深度值为无穷大，最后因为白中ZTest默认值的原因，所以显示白


8.

[csharp] view plain copy print ?
  1. /////////////////////////////////////////蓝色方块测试区  
  2.         Tags{ "Queue" = "Geometry+200" }  
  3.         ZWrite Off  
  4.         ZTest Off  
  5. /////////////////////////////////////////蓝色方块测试区  
/////////////////////////////////////////蓝色方块测试区
		Tags{ "Queue" = "Geometry+200" }
	    ZWrite Off
		ZTest Off
/////////////////////////////////////////蓝色方块测试区
[csharp] view plain copy print ?
  1. /////////////////////////////////////////白色方块测试区  
  2.         Tags{ "Queue" = "Geometry+300" }  
  3.         ZWrite Off  
  4.         ZTest Off  
  5. /////////////////////////////////////////白色方块测试区  
/////////////////////////////////////////白色方块测试区
		Tags{ "Queue" = "Geometry+300" }
		ZWrite Off
	    ZTest Off
/////////////////////////////////////////白色方块测试区

结果：白在前面

分析：与7类似




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