Unity Shader渲染管线概要笔记

一.渲染管线概述

        1.概念：将数据分阶段变为屏幕图像的过程。

        2.渲染管线中的数据（游戏场景的数据）：

                1）顶点数据：模型顶点坐标，法线向量等。

                2）纹理数据：纹理贴图等。

                3）光照数据：光照参数，光源信息等。

        3.渲染管线阶段划分：应用阶段 > 几何阶段 > 光栅化阶段

二.应用阶段

        1.CPU与GPU：CPU负责游戏逻辑处理；GPU负责渲染相关处理

        2.作用：准备后续阶段所需的数据（CPU）

        3.具体操作：

                1）遮挡物体剔除

                2）准备模型相关数据（顶点，法线，贴图等）

                3）将数据加载到显存中

                4）设置渲染状态（设置网格需要的Shader，材质等）

                5）调用Drawcall

        4.Drawcall

                1）概念：CPU命令GPU渲染的一次指令。

                2）性能瓶颈：CPU会花费大量时间提交Drawcall，造成CPU过载。

                3）解决方式：批处理（合并网格【将静态物体合并网格】，共用材质【不同材质共用一种材质】，合并图集【2D与UI中将多张图合并为一张】）

三.几何阶段

        1.图元：几何数据的基本单元（顶点组成的点，线，三角形）。

        2.工作流程：顶点着色器 > 曲面细分着色器 > 几何着色器 > 裁剪 > 屏幕映射

        3.顶点着色器：坐标变换，顶点属性处理（颜色，切线向量等），顶点插值等。

        4.裁剪：裁剪画面外的图元。

        5.屏幕映射：三维空间映射到屏幕二维坐标系中。

四.光栅化阶段

        1.像素：二维图像中的一个点，每个像素占据屏幕固定位置。

        2.片元（像素+信息）：光栅化阶段生成的像素，每个片元代表一个像素，并具有位置信息与相关属性（颜色，深度值等）。

        3.工作流程：三角形设置 > 三角形遍历 > 片元着色器 > 逐片元操作

        4.三角形设置：计算三角形网格（根据顶点信息，生成三角形边界信息）的数据

        5.三角形遍历：如果像素被三角形网格覆盖，则生成片元，最终得到被覆盖的片元序列。

        

        6.片元着色器：光照计算，纹理映射（色彩纹理映射到片元），材质属性处理（计算片元最终颜色与透明度），阴影计算。

        7.逐片元操作：对片元着色器输出数据进行处理与计算（决定可见性与颜色混合）

五.总结

        1.应用阶段提供顶点数据。

        2.几何阶段进行顶点坐标转换与图元裁剪。

        3.对片元进行最终处理，完成是否渲染片元到屏幕上与最终渲染颜色。