前言
伴隨著VR/AR的飛速發(fā)展，Unity開發(fā)引擎逐漸成為了VR/AR開發(fā)的主力引擎。為了滿足VR高清高幀率的極限渲染，著色器編程（Shader）也成為了Unity程序開發(fā)人員的必備知識(shí)。本篇主要講解圖形學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，了解Unity圖像渲染機(jī)制，以及圖像渲染管線流程。
-
Unity圖像渲染機(jī)制
在Unity引擎中，任何圖像渲染都需要一個(gè)很重要的文件屬性——Material（材質(zhì)球），在MeshRenderer、LineRenderer、UI渲染、拖尾渲染都可以見到它的影子。因此，我們可以將Material理解為Unity中圖像渲染的工具，而Shader（著色器）即可以理解為Material這個(gè)工具的加工廠，Shader（加工廠）定義了Material渲染的解決方案，定義了Material渲染所需要的原材料，而此時(shí)所講的原材料，即Shader中的屬性（數(shù)值，顏色，紋理，貼圖等等）。
Unity圖像渲染機(jī)制
下面舉例說明，在Unity中設(shè)置一個(gè)網(wǎng)格渲染的具體流程： -
想要渲染一個(gè)網(wǎng)格，首先需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)材質(zhì)球；
創(chuàng)建材質(zhì)球 -
在材質(zhì)球中，選擇合適的Shader；
選擇Shader -
將材質(zhì)球添加到網(wǎng)格渲染器中；
添加材質(zhì)球到網(wǎng)格渲染器 -
調(diào)整材質(zhì)球中的屬性信息；
調(diào)整材質(zhì)屬性 -
查看調(diào)整后的渲染效果。
查看渲染效果 -
渲染繪圖管線
了解了Unity圖像渲染機(jī)制，下面我來介紹渲染繪圖管線。那么何為渲染繪圖管線呢？渲染管線也稱為渲染流水線，是顯示芯片內(nèi)部處理圖形信號(hào)相互獨(dú)立的并行處理單元。在Unity中，即將3D場(chǎng)景模型繪制成屏幕2D圖片的過程。
渲染繪圖管線
下面我們?cè)敿?xì)講解圖像渲染流水線中各個(gè)模塊的詳細(xì)操作步驟： -
第一個(gè)步驟——頂點(diǎn)處理
1.當(dāng)模型制作完成后，模型只有一個(gè)自身中心以及自身的前后左右上下方位，我們稱之為本地坐標(biāo)系。當(dāng)模型置入3D場(chǎng)景中，每個(gè)頂點(diǎn)都擁有了一個(gè)世界坐標(biāo)，因此頂點(diǎn)處理第一步是從本地坐標(biāo)到世界坐標(biāo)的過程。
本地坐標(biāo)-->世界坐標(biāo)
2.有了世界坐標(biāo)后，模型在不同角度觀察，所看到的畫面是不同的，因此下一個(gè)步驟是從世界坐標(biāo)系到觀察坐標(biāo)系的過程。
世界坐標(biāo)-->投影坐標(biāo)
3.觀察坐標(biāo)系還是一個(gè)3D視角，但我們所看到的畫面其實(shí)是一個(gè)2D的平面，只是有了陰影，有了光照，有了3D模型的角度渲染，我們看起來比較又3D點(diǎn)感覺。最后一個(gè)步驟，即觀察坐標(biāo)系（3D）到投影坐標(biāo)系（2D）到過程。
觀察坐標(biāo)-->投影坐標(biāo) -
第二個(gè)步驟——面處理
1.剛剛操作已經(jīng)獲取到了2D平面上每個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)，下面面處理第一個(gè)步驟即將所有頂點(diǎn)連線，組裝成面。
面組裝
2.當(dāng)然面組裝成型后，會(huì)有我們看不到的地方不需要渲染，因此要將看得到的面截取，將看不到的面剔除，因此有了面截取和面剔除步驟。
面截取與面剔除 -
第三個(gè)步驟——光柵化
光柵化是渲染管線流程中重要的一步，即將面渲染所需要的像素?cái)?shù)量，位置等信息計(jì)算出來，也可以理解為是將面拆分成一個(gè)個(gè)的像素的過程。
光柵化 -
最后一個(gè)步驟——像素處理（像素著色）
最后一步，即給每個(gè)像素著色，形成我們想要看到的畫面。
像素處理
結(jié)束語
圖形學(xué)是計(jì)算機(jī)領(lǐng)域比較晦澀難懂的一部分，本篇用簡單的語言及詳細(xì)的配圖，闡述了Unity圖像渲染機(jī)制及圖形學(xué)渲染管線流程。相信大家能夠?qū)D形學(xué)又一個(gè)大概的認(rèn)識(shí)，UnityShader系列篇會(huì)陸續(xù)上線，大家敬請(qǐng)期待，下一篇我們來學(xué)習(xí)固定管線Shader。
