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Unity 小科普

老规矩，先介绍一下Unity的科普小知识：​​​

Unity 是行业领先的实时3D开发平台。
包括游戏开发，电影，AR/VR，虚拟现实在内的所有创作者，可以将梦想照进现实。
Unity提供了一套完整完善的软件解决方案，可用于创作，运营和模拟任何2D和3D的内容，进本全平台支持。
实际上Unity就是一个游戏引擎，大名鼎鼎的原神就是用它制作的。

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我是小狼君

• • @[TOC](我是小狼君)
• 什么是流水线
• • 好处
• 什么是渲染流水线
• 总览三阶段
• • 应用阶段（CPU）
  • 几何阶段（GPU上）
  • 光栅化阶段（GPU上）
• 细化三阶段
• • 应用阶段
  • • 把数据加载到显存中
    • 设置渲染状态
    • 调用Draw Call
  • 几何阶段
  • • 顶点着色器
    • 曲面细分着色器
    • 几何着色器
    • 裁剪
    • 屏幕映射
  • 光栅化阶段
  • • 主要两个目标
    • 三角形设置和三角形遍历
    • 片元着色器
    • 逐片元操作

什么是流水线

每个步骤专人完成，工序1完成后交付工序2，工序1不停，继续制作，互相之间不干预。

好处

可以提高单位时间的生产量

什么是渲染流水线

• 可以直接套用流水线概念，同样使用计算机的图像渲染。
• 渲染流程分为3个阶段：应用阶段，几何阶段，光栅化阶段

总览三阶段

应用阶段（CPU）

• 首先，准备好场景数据，如摄像机位置，视锥体，场景中模型
• 其次，为了提高渲染性能，需要做一些粗粒度剔除，把不可见物体剔除
• 最后，设置好每个模型的渲染状态，包括但不限于使用的材质，纹理，shader等
• 最重要的就是输出渲染所需要的几何信息，即渲染图元。

几何阶段（GPU上）

• 处理所有和我们要绘制的几何相关的事情，比如绘制的图元，怎么绘制
• 重要任务就是把顶点坐标变换到屏幕空间
• 这一阶段将会输出屏幕的二维顶点坐标，顶点的深度值，着色相关

光栅化阶段（GPU上）

• 使用上个阶段传递的数据产生屏幕上的像素，并渲染最终的图像
• 对逐顶点数据进行插值，然后再进行逐像素处理

细化三阶段

应用阶段

把数据加载到显存中

所有数据加载到系统内存，然后再加载到显存中，因为大多数显卡没有对RAM（系统内存）直接访问的权力，而且显卡对于显存的访问速度更快

设置渲染状态

这些状态定义了场景中的网格是怎样被渲染的，如何使用哪个顶点，片元着色器，光源属性，材质等

调用Draw Call

是一个命令，发起方是CPU，接收方是GPU，这个命令仅仅会指向一个需要被渲染的图元列表，不会包含任何材质信息，定了一个Draw Call，GPU会根据渲染状态和所有输入的顶点数据来计算。

几何阶段

顶点着色器

完全可编程，通常用于实现顶点的空间变换，顶点着色功能

曲面细分着色器

可选着色器，用于细分图元

几何着色器

可选着色器，执行逐图元的着色操作

裁剪

将不在摄像机视野内的顶点裁剪掉，并剔除某些三角图元的面片，该阶段可配置

屏幕映射

不可配置和编程，负责把每个图元的坐标转换到屏幕坐标系中

光栅化阶段

主要两个目标

计算每个图元覆盖了哪些像素，为这些像素计算它们的颜色

三角形设置和三角形遍历

固定函数阶段

片元着色器

完全可编程，实现逐片元操作

逐片元操作

修改颜色，深度缓冲，进行混合，不可编程，很高的可配置性