基础知识

Float           32位高精度浮点数

Half             16位中精度浮点数

Fixed           11位低精度浮点数

渲染过程

1.     对在三维世界坐标3D模型投影到以摄像机为坐标中心的二维坐标

2.     图元的装配(光栅化、格栅化)

3.     插值填充颜色

步骤一：投影

           一个3D模型想要显示在二维平面上 首先进行的过程就是投影。投影的过程是将模型的世界坐标转成二维的屏幕坐标。这一过程分三个步骤----M、V、P。这些变换都属于矩阵计算，能够做到旋转、缩放、位移。这一过程在shader中叫VertexShader(顶点处理)。

例如如下缩放位移矩阵：

 

M：Matrix  在世界坐标中的矩阵变换

例如我们在unity中创建一个cube

 

我们从正面看到的 能确定的八个顶点进行投影计算

用上说的矩阵来存储这个cube的每个顶点的数据

V：坐标归一化 使得模型顶点坐标以摄像机的坐标轴

如图要变换的八个顶点

我们需要通过计算 将这些点转换为摄像机拍到的平面的二维坐标

P：视锥挤压 使得模型达到透视投影(空间上同样大小的事情，越远离投影面越小)的效果

例如我们在unity中创建一个cube

不管这个cube的世界坐标如何 最后都要渲染在二维屏幕上

所以我们对cube的八个顶点进行投影的坐标变换

首先我们能确定摄像机看到的视角 然后对这个物体做透视投影

从侧面看 在y轴上进行一个压缩

从摄像机正面看 z轴被压缩

这个压缩后的值范围在[0,1] 而不是压成0

这样做的目的是为了从摄像机的角度看过去有远近效果

就能体现出3D场景的样子 例如：景深效果

 

顶点处理公式

Pos(proj) = MVPxPos(3D)

M V P是三个不同的矩阵

 

Shader代码：

float4 vert(float4 v:POSITION):SV_POSITION{

           return mul(UNITY_MATRIX_MVP,v);

}

 

 

 

 

 

步骤二：图元装配(格栅化)

例如一个正方形图片 有4个顶点

我们对其渲染前需要把这张sprite分出一个一个像素点

而格栅化的最小单元需要3个顶点 也就构成了一个三角形

像这样我们可以把一张巨大的图转换成bitpic去进行渲染每个小图形

所以细分的程度决定了锯齿明显程度

步骤三：颜色插值采样

           根据贴图来对模型进行一个颜色的插值取样，也就是给现有的像素点进行上色，这一过程在shader中叫PixelShader。

根据uv贴图和mesh 来进行一个插值取样渲染,uv的坐标精度越低，图像连续采样就可能出现重复，这样就可能造成马赛克的效果了。

差值计算方法：

Fixed4 frag(v2f IN):SV_Target{

           采样                      贴图           UV值

           Half4 color = tex2D(_MainTex,IN.texcoord);

           Return color;

}

相关

1.DirectX9前是固定渲染管线，VertexShader代码几乎是不可更改的，这也就导致了模型变换的阻碍。

2.当然没有VS也能做UI，不过这样就需要在摄像机拍摄的二维平面上直接参与了。

3.为什么不能实时取模型的定点坐标？

因为这一过程都是交给GPU去处理的。

那为什么要交给GPU去处理呢？

这是因为点的渲染过程都是并行的，相对于CPU的几个core，GPU的并行能力可谓强大，例如GTX 1080 有1920个CUDA core，而且cpu计算再upload到GPU上的代价相比十分的大。

举个例子：

GPU显存中会存储顶点数据、索引数据、贴图、shader代码参数等，RAM当然也能存储这些。

那么一张1024x1024的图

顶点数据大小：1024*3*4 byte = 12k

索引数据大小：1022*3*2 byte = 5k

贴图数据大小：1024*1024*4 byte = 4M

代码和参数大小：几K

 

这是一张图的传输，如果是整个场景，那么upload到GPU的代价是巨大的。

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