图形学基础知识-创新互联

本篇主要给大家介绍图形学基础知识,了解Unity图像渲染机制,以及图像渲染管线流程。

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主要是因为伴随着VR/AR的飞速发展,为了满足VR高清高帧率的极限渲染,着色器编程(Shader)也成为了Unity程序开发人员的必备知识。

首先,给大家介绍一下Unity图像渲染机制
在Unity引擎中,任何图像渲染都需要一个很重要的文件属性——Material(材质球),在MeshRenderer、LineRenderer、UI渲染、拖尾渲染都可以见到它的影子。因此,我们可以将Material理解为Unity中图像渲染的工具,而Shader(着色器)即可以理解为Material这个工具的加工厂,Shader(加工厂)定义了Material渲染的解决方案,定义了Material渲染所需要的原材料,而此时所讲的原材料,即Shader中的属性(数值,颜色,纹理,贴图等等)。

图形学基础知识

渲染绘图管线
了解了Unity图像渲染机制,下面我来介绍渲染绘图管线。那么何为渲染绘图管线呢?渲染管线也称为渲染流水线,是显示芯片内部处理图形信号相互独立的并行处理单元。在Unity中,即将3D场景模型绘制成屏幕2D图片的过程。

图形学基础知识

下面我们详细讲解图像渲染流水线中各个模块的详细操作步骤:

第一个步骤——顶点处理
1.当模型制作完成后,模型只有一个自身中心以及自身的前后左右上下方位,我们称之为本地坐标系。当模型置入3D场景中,每个顶点都拥有了一个世界坐标,因此顶点处理第一步是从本地坐标到世坐标的过程。2.有了世界坐标后,模型在不同角度观察,所看到的画面是不同的,因此下一个步骤是从世界坐标系到观察坐标系的过程。3.观察坐标系还是一个3D视角,但我们所看到的画面其实是一个2D的平面,只是有了阴影,有了光照,有了3D模型的角度渲染,我们看起来比较又3D点感觉。最后一个步骤,即观察坐标系(3D)到投影坐标系(2D)到过程。

第二个步骤——面处理
1.刚刚操作已经获取到了2D平面上每个顶点的坐标,下面面处理第一个步骤即将所有顶点连线,组装成面。

2.当然面组装成型后,会有我们看不到的地方不需要渲染,因此要将看得到的面截取,将看不到的面剔除,因此有了面截取和面剔除步骤。

第三个步骤——光栅化
光栅化是渲染管线流程中重要的一步,即将面渲染所需要的像素数量,位置等信息计算出来,也可以理解为是将面拆分成一个个的像素的过程。

第四个个步骤——像素处理(像素着色)
最后一步,即给每个像素着色,形成我们想要看到的画面。

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