unity shader学习1

 

1，渲染流水线：将摄像机，光源，纹理，模型，shader渲染成或者说生成一张二维纹理。比如电脑屏幕是一个平面，平面里有一张图片，这张图片因为图片上的每个点的颜色都不同，明暗阴影，所以看起来像是3d的。
渲染管线主要分为三个阶段：应用程序阶段、几何阶段、光栅阶段。

应用程序阶段：准备顶点坐标、法向量、纹理坐标、纹理等数据
这个阶段主要是和CPU、内存打交道，在把该计算的都计算完以后，在这个阶段的末端，这些计算好的数据（顶点坐标、法向量、纹理坐标、纹理）就会通过数据总线传给图形硬件，作为我们进一步处理的源数据。

几何阶段：顶点着色器(坐标变换等)，几何着色器，裁剪，屏幕映射
几何阶段的主要工作就是“变换三维顶点坐标”和“光照计算“，通过顶点着色器，几何着色器，裁剪，屏幕映射，最终目的就是让GPU可以将这些三维数据绘制到二维屏幕上。

光栅化阶段：三角形设定，三角形遍历，像素(片段)着色器，合并
顶点和图元已经对应到像素，之后的流程就是如何处理像素，即给像素赋予颜色值。 在更新帧缓存之前，执行最后一系列针对每个片段的操作，其目的是计算出每个像素的颜色值。在这个阶段，可能存在遮挡剔除，融合，过滤等操作。该阶段之后，像素的颜色值被写入帧缓存中。

合并过程：像素，模板测试，深度测试，混合，如何写入颜色缓冲区。
unity的渲染流水线中，深度测试是在像素(片段)着色器之前的，可以提早将不需要的像素舍弃。这种技术叫Early-Z技术。但是如果提前的话，比如透明度测试，会出问题，8.3节会讲。
屏幕上显示的就是颜色缓存区的颜色值。使用双重缓冲，保证我们看到的图像是连续的。场景的渲染发生在幕后，即后置缓冲中。前置缓存区是我们现在看到的内容，后置缓冲完成之后，交换前后缓冲的内容，保证我们看到的图像是连续的。
如图所示：
2.3.8 3附图

2，OpenGL与DX
显卡驱动相当于显卡的操作系统，DX是接口，调用这些接口就可以和GPU沟通。程序调用DX接口，DX接口向显卡驱动发送命令，显卡驱动再与GPU沟通。显卡驱动将DX的函数翻译成GPU能够听懂的语言，同时把纹理格式转化成GPU支持的格式，并存储在显存中。

固定管线渲染：只提供一些配置操作，运行在较旧的GPU上，基本上已经退出历史舞台，OpenGL3.2就已经不支持了，可以通过可编程管线模拟固定编程管线。

draw call：CPU调用图像编程接口，DX中的一个函数，发送一个渲染命名，告诉GPU开始渲染。通过调用draw call告诉GPU开始一个渲染过程。
操作系统提供一个命令缓冲区，CPU把需要渲染的命令放入，GPU取命令，相互独立。命令有很多种，draw call就是一种，当draw call很多时，drawcall都需要很多准备工作，所以导致GPU闲置。
这里drawcall影响绘制的原因主要是因为每次绘制时，CPU都需要调用drawcall而每个drawcall都需要很多准备工作，检测渲染状态、提交渲染数据、提交渲染状态。而GPU本身具有很强大的计算能力，可以很快就处理完渲染任务。当DrawCall过多，CPU就会很多额外开销用于准备工作，CPU本身负载，而这时GPU可能闲置了。

减少draw call：
1，避免使用大量的很小的网格。有必要可以合并网格，合并的条件至少是：同材质、同shader。最好，同贴图，网格顶点格式也一致。
2，避免使用过多的材质，尽量在不同网格之间使用同一个材质。
3，批处理：对静态物体使用批处理。在cpu的内存中合并网格是有消耗的，静态物体只需一次，动态物体每帧都要重新合并。批处理的物体使用的是同一种渲染状态，应该是：同材质、同shader就行。

 

矩阵：

2个向量做点积可以求到一个向量在另一个向量上的投影，这个是默认的，以此为基础可以得到(可能有点蒙，只能记住，因为这是定理)：2个单位向量的点积等于向量夹角的余弦值，也就是2个向量的点积等于2个向量的模乘上余弦值，向量的模(3,4)=3*3+4*4=25开根号=5。arcos()反余弦可以得到夹角的值。

2个向量的叉积的模等于2个向量的模乘上正弦值。2个向量的叉积任然是一个矢量，新的矢量垂直于当前矢量构成的平面，根据左右手坐标系你可以判断方向。你可以根据公式求出新的的矢量之后，再由新的矢量求模。等效于2个向量的模乘上正弦值。

正交矩阵：一个方阵的逆矩阵=转置矩阵，因为逆矩阵比较难求，而转置矩阵好求。转置矩阵*方阵=单位矩阵。一般是这样的才可以满足：
010            000
010            111
010 (方阵)   000  (转置矩阵)   
一个正交矩阵的行和列之间分别构成了一组标准正交基。标准正交基：就相当于模为1的坐标轴，他们相互垂直，正交基：就相当于模不为1的坐标轴，基矢量：就相当于坐标轴。

一个矢量(1,2,3)，把他当成行矩阵还是列矩阵处理是不同的。unity中一般都是当成列矩阵，且是从右往左计算，比如：矩阵1*矩阵2*矢量=矩阵1*(矩阵2*矢量)
 

 

 

 

其他：
unity内部会把所有的Pass名称转换成大写，所以pass名称要大写。