Unity-SRP(一) 管线
【参与“Unity 图形渲染”征文活动】
图形渲染管线&GPU渲染管线
先把这两个概念理解清楚。
图形渲染管线
《Render-Time Rendering Third Edition》一书中将计算机图形渲染的流程划分为3个阶段:应用阶段(Application Stage)、几何阶段(Geometry Stage)、光栅化阶段(Raterizer Stage)组成了图形渲染管线。
应用阶段(Application Stage):准备好要渲染的场景数据,如相机,模型,灯光等信息,为提高性能对不可见的物体进行剔除(Culling),最后设置好每个即将渲染的模型所对应的渲染状态。渲染状态包括但不限于材质,纹理,Shader等。
几何阶段 Geometry Stage:该阶段运行在GPU上
- 模型和视图变换 Model and View Transform 可参照之前的文章:
[Stage3D-3D世界]: http://tgerm.org/stage3d-3d_world/
顶点着色 Vertex Shading
顶点着色阶段的目的即确认顶点处材质的光照效果。像顶点位置,法线等数据都会通过该阶段发送到光栅化阶段。
投影 Projectiong
该阶段就是将模型从三维空间投射到二维空间的过程。
常见的投影方式有两种:正交投影,透视投影
裁剪 Clipping
- 当图元完全处于视体内部,直接进入下个阶段
- 当图元完全处于视体外部,直接丢弃
- 当图元部分处于视体内部,对图元进行裁剪并产生新的图元
裁剪阶段即对部分处于视体内部的图元进行裁剪操作。
屏幕映射 Screen Mapping
进入该阶段顶点坐标仍然是三维的,但x,y在经过上面的投影阶段已经是二维的状态。此时x,y与z坐标组成了窗口坐标系。
假设在一个窗口里对场景进行绘制,窗口最小坐标(x1, y1),最大坐标(x2, y2)。屏幕映射首先进行平移,随后进行缩放,在映射过程中z坐标不受影响。新的x和y坐标称为屏幕坐标系,并和z坐标进入光栅化阶段。
屏幕映射阶段即是将得到的坐标映射到对应的屏幕坐标系上。
光栅化阶段(Rasterizer Stage):该阶段也运行在GPU上
三角形设置 Triangle Setup
计算三角形表面的差异和三角形表面的其他相关数据
三角形遍历 Triangle Traversal
扫描三角形覆盖的像素区域,并将重合的像素生产片段(fragment)。
像素着色 Pixel Shading
逐像素处理着色运算
合并 Merging
图形系统一般都是使用双缓冲机制,也就是最终生产的图像会输出到后台缓冲区(backbuffer),然后交换至屏幕。合并阶段就是将前面所有片段操作(如:颜色缓冲区,alpha通道,模板缓冲区,深度测试结果等)所产生的片段颜色合并至后台缓冲区(backbuffer)。
GPU渲染管线
- 绿色阶段完全可以编程
- 蓝色阶段可配置,不可编程
- 灰色阶段完全固定,不可配置,不可编程
搞清楚了管线概念,下一篇将理解Unity中的以下概念:
- Unity中的固定管线
- Deferred Rendering
- Forward Rendering
- Unity中的可编程管线
- High Definition Render Pipeline
- LightWeight Render Pipeline
- 自定义渲染管线
参考:
>1. 《Unity Shader 入门精要》
>2. Real-Time-Rendering-3rd-CN-Summary-Ebook