前言：博学静思才能成长，笔记是记录笔者自己的学习路程。

 

01：渲染（rendering）是什么？

 

渲染是以软件由模型生成图像的过程。模型是用语言或数据结构进行严格定义的三维物体或

 

虚拟场景的描述。

 

渲染用于描述：计算视频编辑软件中的效果，以生成最终视频的输出过程

 

02：渲染的类别：离线渲染（电影） 实时渲染（游戏） {本文不做对于离线渲染的描述}

 

实时渲染的要求是：需要我们一秒钟完成24帧以上的图像的渲染。（不卡顿）性能表现尤为重要

 

一秒钟完成60帧以上（流畅），因此需要我们进行优化手段加速渲染，达到理想要求

 

03：渲染管线是什么？

 

完成渲染操作的一道流水线。也就是完成渲染的一套流程。一般而言就是把模型数据，贴图资源种种文件给与渲染管线，通过渲染管线最终生成我们想要的画面。（其中明显涉及到了3d到2d的转化）

 

04：unity内置渲染管线（unity build-in rendering pipeline）的讲解

 

广义的渲染管线有两部分，一个是cpu端的渲染逻辑，一个是gpu端的渲染管线。口头的渲染管线大都是gpu端的渲染管线，但实际上cpu端的渲染逻辑也是一个十分重要的内容。

 

cpu端的渲染逻辑工作：1.剔除：进行视椎体剔除，遮挡剔除，根据层级等规则

 

2.渲染顺序：按照距离，渲染队列等规则

 

3：打包数据：比如顶点数据，材质数据等等

 

4：调用shader：setpasscall以及drawcall

 

cpu端的任务也被称为应用阶段（unityshader入门精要），身为开发者的三大任务：提交场景数据其中包括摄像机的位置，模型，光源等等，再进行粗粒度剔除（culling）目的在于把不需要处理的数据进行筛选，防止移交到了几何阶段。最后就是确立渲染状态这也是最为重要的一点，比如用那些shader，什么材质，什么纹理等等。

 

几何阶段（gpu内）的目的是决定渲染的图元，怎样绘制，在哪里绘制，同时进行逐顶点，逐多边形的操作。

 

应用阶段的产物：就是渲染图元（点，线，三面角）

 

而几何阶段就是将顶点的三维坐标（包括对应的深度值，着色等信息）通过屏幕空间的光栅器转化到输出空间的二维坐标（保留那些信息）。

 

gpu端的渲染管线工作：使用信息产生像素，并渲染出最终的图像（这是一个很多的过程如下我们进行说明）

 

接收到了cpu的drawcall后，显卡的gpu从cpu获得了几何阶段的信息后知道了我可以开始工作了。注意drawcall命令仅仅指向是需要被渲染的图元列表，而不会包含任何一个材质信息。

 

gpu根据渲染状态，所有输入的顶点数据进行计算得到像素，也就是顶点数据（应用阶段得到的图元）先由顶点shader（vertex shader）将顶点坐标从模型空间变化到裁剪空间，通俗的理解也就是拍照，拍照实则也是一个三维到二维的过程，注意的是顶点shader并不会产生2d的图像，仅使得场景中的3D对象产生变形效果。变形后自然要进行着色细分，便会到曲面细分着色器（tesselltry shader）将图元细分方便于着色，此时处于裁剪空间，需要到屏幕上，要进行一个裁剪，得到我们想要的一个画面范围，再进行屏幕映射。要分清楚剔除和裁剪。裁剪是裁剪出我们视野之外的物体，并剔除某些三角图元的面片。屏幕映射做的工作是一个图元坐标系到屏幕坐标系的过程。此时才算几何阶段结束了。

 

那么开始光栅化：光栅化的过程是通过三角形设置，三角形遍历，此时就可以着色了，用片元着色器（fragment shader）进行片元的着色，其中还有一个逐片元着色（per-fragment operations）进行颜色的一些修改，深度缓冲以及混合

 

最后到了逐片元操作：要进行模板测试，深度测试（用于渲染阴影，轮廓渲染），再进行混合（不透明物体。混合要关闭，透明物体混合要开启）最终得到屏幕的图像。

 

（作为渲染管线基础的解释，后续会做出更多深层次的说明，同时包括数学原理，纹理采样等等）