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GPU渲染阶段介绍+Shader基础结构实现

news 来源：原创 2025/8/13 14:42:34
GPU是什么

        （CPU）Center Processing Unit:逻辑编程

        （GPU）Graphics Processing Unit：图形处理（矩阵运算，数据公式运算，光栅化）

渲染管线

        渲染管线也称为渲染流水线，就是CPU准备一些数据，然后告诉GPU渲染出一个二维的

        图像的过程。

        渲染管道的三个阶段：应用程序阶段，几何阶段，光栅化阶段

        1.应用阶段（CPU）

                主要就是CPU将硬盘中的数据加载后，和内存进行通讯后，将需要显示的数据信息

                （顶点数据，纹理坐标，法线信息），传递GPU处理。

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;public class Process : MonoBehaviour
{// Start is called before the first frame updatevoid Start(){//从硬盘加载数据GameObject prefab = Resources.Load<GameObject>("Capsule");//将数据放置在内存中GameObject capsule = Instantiate<GameObject>(prefab);//物体上面，带有材质球，材质球会引用Shader着色器，因为Shader是GPU编程，所以就会将数据传递给GPU//注意：Unity采用了材质球调用Shader，所以Unity是通过材质球将数据传递给GPU的，别的引擎不一定是材质球实现}
}
          2.几何阶段（GPU）

                几何阶段最重要的工作就是“变换三维顶点坐标”，变换的工作由矩阵运算完成。

                空间

                        模型空间：3D物体的原始坐标，存储在模型中。

                        世界空间：物体放在场景中，才能构成整个游戏场景。

                        观察空间：需要以相机为原点的三维空间。

                        裁剪空间：物体是否在相机的渲染范围内。

                        屏幕空间：3D物体，投影到屏幕上。

                物体最终显示：需要GPU进行一系列的矩阵运算，将模型空间下的点，转换到屏间

                下（转换点的过程是并行）

                非模型顶点信息中记录的点，GPU会以线性插值的方式获得并提示

        3.光栅化阶段（GPU）

                使用上一个阶段（几何阶段）递过来的数据，对像素点进行染色，最终显示出来，

                染色过程为并行执行。

        着色器（Shader）是什么？

                给GPU编程的语言，代码会在GPU上并行执行（几何运算，光栅化）

        Unity的Shader类型

                固定管线Shader：很古老显卡的编程着色器，现在很少使用，画质不好

                顶点/片元Shader：通用的着色器类型（重点学习），可编程

                表面体Shader：Unity自己创建的着色器类型，基于顶点/片元着色器二次封装实

                现，降低了着色器的编写难度。

        材质球和Shader的关系

                Unity中Material用来关联游戏物体和Shader着色器，所以编写Shader前，需要先

                建立材质球

        建立Shader方法

                1.建立材质球

                2.建立Shader文件

                        （1）表面体Shader

                        （2）顶点/片元Shader

                        （3）图片效果Shader

                        （4）GPU运算Shader

        Pass通道和SubShader的区别

                Pass通道在SubShader内部，SubShader不执行，则内部的Pass通道也不会执行

                SubShader从上向下依次执行，每次只会执行一个，同一个SubShader中的Pass通

                道会依次向下执行。

        Shader的基本结构
//Shader名称与材质球的Shader列表对应
Shader "CreateTest/FixedColor"
{//Shader属性，会出现在关联材质球的选项里Properties{}//SubShader根据显卡等级只执行一个SubShader{//Pass依次向下执行Pass{}}SubShader{}//所有SubShader都执行失败，则最终执行FallBack效果//"Diffuse"是Unity的一个内置Shader效果FallBack "Diffuse"
}

        实现染色着色器效果（shader文件）:

//Shader名称与材质球的Shader列表对应
Shader "CreateTest/FixedColor"
{//Shader属性，会出现在关联材质球的选项里Properties{//用于在材质球上面配置的颜色//属性名"_Color()"//参数1：材质面板上显示的名称//参数2：属性的类型Color//等号右边：当前属性的默认值_Color("颜色",Color)=(1,1,1,1)}//SubShader根据显卡等级只执行一个SubShader{Pass{//使用固定管线着色器染色//Color[]是固定管线着色器的染色命令Color[_Color]}}//所有SubShader都执行失败，则最终执行FallBack效果//"Diffuse"是Unity的一个内置Shader效果FallBack "Diffuse"
}

                

该系列专栏为网课课程笔记，仅用于学习参考。       

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