当前位置：首页 > news >正文

GPU渲染阶段介绍+Shader基础结构实现

news 来源：原创 2025/4/23 6:43:01

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。