Unity Shader渲染队列、ZWrite和ZTest
发表于2018-11-11
这篇文章主要给大家介绍下Unity渲染队列、ZWrite和ZTest相关介绍，首先我们来了解几个概念：
1、什么是深度？
深度其实就是该像素点在3d世界中距离摄象机的距离，深度值Zbuffer（Z值）越大，则离摄像机越远。
2、什么是深度缓存？
深度缓存中存储着每个像素点（绘制在屏幕上的）的深度值！如果启用了深度缓冲区，在绘制每个像素之前，OpenGL会把它的深度值和已经存储在这个像素的深度值进行比较。新像素深度值<原先像素深度值，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，最终屏幕显示的就是深度缓存中深度对应的像素点的颜色！(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。(越后绘制的东西，距离相机就越近)
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ZTest可以取的值为：Greater/GEqual/Less/LEqual/Equal/NotEqual/Always/Never/Off，默认值为LEqual，代表如何将像素的颜色写入深度缓存中，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。
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)：
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.
/////////////////////////////////////////蓝色方块测试区 Tags｛"Queue"="Geometry+200"｝ ZWriteOff //ZTestOff /////////////////////////////////////////蓝色方块测试区
/////////////////////////////////////////白色方块测试区 Tags｛"Queue"="Geometry+300"｝ //ZWriteOff //ZTestOff /////////////////////////////////////////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，颜色缓冲区中存放了蓝的颜色值；而白将像素写进深度缓存中，深度缓存被替换了，深度缓存中深度对应的颜色也被舍弃了，所以显示白
2.
/////////////////////////////////////////蓝色方块测试区 Tags｛"Queue"="Geometry+200"｝ //ZWriteOff //ZTestOff /////////////////////////////////////////蓝色方块测试区
/////////////////////////////////////////白色方块测试区 Tags｛"Queue"="Geometry+300"｝ //ZWriteOff //ZTestOff /////////////////////////////////////////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；而白将像素写进深度缓存时，因为像素深度大于蓝的，被遮挡的像素被舍弃，所以显示蓝
3.
/////////////////////////////////////////蓝色方块测试区 Tags｛"Queue"="Geometry+200"｝ ZWriteOff ZTestOff /////////////////////////////////////////蓝色方块测试区
/////////////////////////////////////////白色方块测试区 Tags｛"Queue"="Geometry+300"｝ //ZWriteOff //ZTestOff /////////////////////////////////////////白色方块测试区
结果：白在前面
分析：与1类似
4.
/////////////////////////////////////////蓝色方块测试区 Tags｛"Queue"="Geometry+200"｝ //ZWriteOff //ZTestOff /////////////////////////////////////////蓝色方块测试区
/////////////////////////////////////////白色方块测试区 Tags｛"Queue"="Geometry+300"｝ //ZWriteOff ZTestOff /////////////////////////////////////////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；白没有成功将像素写进了深度缓存中，但因为ZTest Off，白将颜色缓存中的蓝的像素颜色值替换了。也就是深度缓存中是蓝像素的深度，颜色缓冲中是白像素的颜色
5.
/////////////////////////////////////////蓝色方块测试区 Tags｛"Queue"="Geometry+200"｝ //ZWriteOff //ZTestOff /////////////////////////////////////////蓝色方块测试区
/////////////////////////////////////////白色方块测试区 Tags｛"Queue"="Geometry+300"｝ ZWriteOff ZTestOff /////////////////////////////////////////白色方块测试区
结果：白在前面
分析：与4类似
6.
/////////////////////////////////////////蓝色方块测试区 Tags｛"Queue"="Geometry+200"｝ //ZWriteOff ZTestOff /////////////////////////////////////////蓝色方块测试区
/////////////////////////////////////////白色方块测试区 Tags｛"Queue"="Geometry+300"｝ //ZWriteOff ZTestOff /////////////////////////////////////////白色方块测试区
结果：白在前面
分析：与5类似
7.
/////////////////////////////////////////蓝色方块测试区 Tags｛"Queue"="Geometry+200"｝ ZWriteOff //ZTestOff /////////////////////////////////////////蓝色方块测试区
/////////////////////////////////////////白色方块测试区 Tags｛"Queue"="Geometry+300"｝ ZWriteOff //ZTestOff /////////////////////////////////////////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.
/////////////////////////////////////////蓝色方块测试区 Tags｛"Queue"="Geometry+200"｝ ZWriteOff ZTestOff /////////////////////////////////////////蓝色方块测试区
/////////////////////////////////////////白色方块测试区 Tags｛"Queue"="Geometry+300"｝ ZWriteOff ZTestOff /////////////////////////////////////////白色方块测试区
结果：白在前面
分析：与7类似