unity shader入门精要_Unity Shader 入门（一）：渲染流水线

一、参考与说明（需要写在开始东西）：

1.1 Unity Shader 入门紧要学习

candycat1992/Unity_Shaders_Bookgithub.com

1.2 还有一些图形学的历史可以观看

渲染管线与Shader编程入门_哔哩哔哩 (゜-゜)つロ干杯~-bilibiliwww.bilibili.com

1.3 写在开头，曾经好几次想开始unity shader学习，也确实开始过，但是最终都没长久。这次希望可以通过记录的形式督促自己，将学习进行下去。经过几天的资料学习，才了解，在unity shader 中，Unity已经做了大量的工作，所以学会ShaderLab无法代表会图形学shader。但这并不影响我们学习，而且这样上手学些也会更轻松一些。

二、渲染流水线

2.1 关于渲染流水线的发展史，个人觉得很有意思，我们都是站在巨人的肩膀上前行的，有大量的人做出的贡献，才能让我们如此轻易的了解这些。如有想详细了解的，请访问参考中视频链接地址观看。

直接对接硬件函数库
对接标准函数库（固定功能）
对接标准图形函数库（可编程）

2.2 通俗的讲渲染就是把模型显示到显示器上，中间计算机一系列过程就是流水线。那为何我们要了解渲染流水线？如果我们直接开始编写，那就犹如管中窥豹，不知前因，不知后果，学习难度也会增加。

2.3 如上图可编程部分，在unity中我们比较熟悉的是顶点着色器和片元着色器，我们默认创建的Unlit Shader就包括这两个部分，也可以看到这两个部分在整个流水线中在什么位置。在顶点着色器中有几个比较重要的事情如下，它保证了顶点信息独立，与GPU并行运算

输入的每个顶点都会调用一次
不可以销毁或创建顶点
无法得到顶点与顶点的关系

片元着色器在光栅化阶段中，屏幕显示是以像素为单位，光栅化就是把三角面转化成像素的工程，如下图所示，转化结果单位像素是不能才分显示的，所以三角形面转化后如下图形式，也就是大家常听到的锯齿，关于锯齿的优化算法有很多，大家可以后续查找阅读。

2.4 不可编程但可配置部分包括 剪裁和逐片元操作

剪裁用于控制几何体的哪一面会被剔除，其中可配置项包括：

Cull Back | Front | Off
- Cull Back——不绘制背离观察者的几何面
- Cull Front——不绘制面向观察者的几何面，用于由内向外的旋转对象
- Cull Off——绘制所有的面

逐片元操作片元要经过各种测试，片元-->模板测试-->深度测试-->混合-->颜色缓冲区

2.4.1 模板测试

管网讲解参考博客

Ref 就是参考值，当参数允许赋值时，会把参考值赋给当前像素

ReadMask 对当前参考值和已有值进行mask操作，默认值255，一般不用

WriteMask 写入Mask操作，默认值255，一般不用

Comp 比较方法。是拿Ref参考值和当前像素缓存上的值进行比较。默认值always

Greater - 大于
GEqual - 大于等于
Less - 小于
LEqual - 小于等于
Equal - 等于
NotEqual - 不等于
Always - 永远通过
Never - 永远通不过

Pass 当模版测试和深度测试都通过时，进行处理

Fail 当模版测试和深度测试都失败时，进行处理

ZFail 当模版测试通过而深度测试失败时，进行处理

pass,Fail,ZFail都属于Stencil操作，他们参数统一如下：

Keep 保持(即不把参考值赋上去,直接不管)
Zero 归零
Replace 替换(拿参考值替代原有值)
IncrSat 值增加1，但不溢出，如果到255，就不再加
DecrSat 值减少1，但不溢出，值到0就不再减
Invert 反转所有位，如果1就会变成254
IncrWrap 值增加1，会溢出，所以255变成0
DecrWrap 值减少1，会溢出，所以0变成255

2.4.2 深度测试 包括zwrite 和 ztest

zwrite 分类

zwrite on / off : 开启深度缓冲/关闭深度缓冲（其实就是记录Z值，把最小的Z存放在缓冲中），一般情况不透明的物体都会使用zwrite on 而半透明的物体都会使用 zwrite off 这样半透明的物体就直接比较ztest了

ztest 分类

less / greater / lequal /gequal / equal / notequal /always(其实就是拿着当前的像素来对深度缓冲中的z值进行比较的条件)

那么他们的情况就有如下几种：

1. 当ZWrite为On时，ZTest通过时，该像素的深度才能成功写入深度缓存，同时因为ZTest通过了，该像素的颜色值也会写入颜色缓存。

2. 当ZWrite为On时，ZTest不通过时，该像素的深度不能成功写入深度缓存，同时因为ZTest不通过，该像素的颜色值不会写入颜色缓存。

3. 当ZWrite为Off时，ZTest通过时，该像素的深度不能成功写入深度缓存，同时因为ZTest通过了，该像素的颜色值会写入颜色缓存。

4. 当ZWrite为Off时，ZTest不通过时，该像素的深度不能成功写入深度缓存，同时因为ZTest不通过，该像素的颜色值不会写入颜色缓存。

2.4.3 混合

混合操作相关的句法

Blend Off
- 关闭混合
Blend SrcFactor DstFactor
- 基本的配置并启动混合操作。对产生的颜色乘以SrcFactor。对已存在于屏幕的颜色乘以DstFactor，并且两者将被叠加在一起。
Blend SrcFactor DstFactor,SrcFactorA DstFactorA
- 同上，但是使用不同的要素来混合alpha通道，也就是有了4个操作对象
BlendOp Add | Min | Max | Sub | RevSub
- Add——将源像素和目标像素相加
- Sub——用源像素减去目标像素
- RevSub——用目标像素减去源像素
- Min——取目标像素和源像素的较小者作为结果
- Max——取目标像素和源像素的较大者作为结果

混合因子（Blend factors）列举

引用博客

Blend SrcFactor DstFactor

以下所有属性都可以作为SrcFactor或DstFactor。其中Source指的是被计算过的颜色，Destination是已经在屏幕上的颜色

One——值为1，使用此因子来让帧缓冲区源颜色或是目标颜色完全的通过
Zero——值为0，使用此因子来删除帧缓冲区源颜色或目标颜色的值。
SrcColor——使用此因子为将当前值乘以帧缓冲区源颜色的值
SrcAlpha——使用此因子为将当前值乘以帧缓冲区源颜色的Alpha的值
DstColor——使用此因子为将当前值乘以帧缓冲区目标颜色的值。
DstAlpha——使用此因子为将当前值乘以帧缓冲区目标颜色Alpha分量的值
OneMinusSrcColor——使用此因子为将当前值乘以(1-帧缓冲区源颜色值)
OneMinusSrcAlpha——使用此因子为将当前值乘以(1-帧缓冲区源颜色Alpha分量的值)
OneMinusDstColor——使用此因子为将当前值乘以(1-目标颜色值)
OneMinusDstAlpha——使用此因子为将当前值乘以(1-目标颜色Alpha分量的值)

三、写在最后

概念性的知识总会让人容易分神，其实可以将整个渲染流水线想象成一个顶点的闯关游戏，我们可以在顶点着色器和片段着色器中操控顶点玩家自身，在剪裁和逐片元操作中操控顶点躲避环境障碍，最终实现模型以像素的形式渲染到屏幕上，在每一帧中不同顶点的通关成功，在屏幕上展现出不同的界面。在此过程中我们需要掌握的知识有很多，文中很多参数解释来自其他博客，放在这里一是方便查找，二是方便整理理解，详情还请跳转原博客中阅读。

路奇：Unity Shader 入门（二）：shader 基础zhuanlan.zhihu.com