8.Shader概念基础总结
8.1 核心要点速览
渲染管线
概述
渲染管线（流水线）的核心逻辑是 将数据分阶段转化为屏幕图像的过程，其关键要素可拆解为：
- 数据来源：游戏场景中部署的 模型、光源、摄像机 等内容的底层信息；
- 阶段划分：渲染流程的三大核心阶段，按顺序依次为：
应用阶段 ——> 几何阶段 ——> 光栅化阶段
通过上述阶段对数据的逐步处理，最终在屏幕上生成可视化的渲染结果。
应用阶段
应用阶段是渲染管线中 由CPU主导 的核心环节，核心使命是 为后续渲染流程提供基础数据：
- 数据类型：涵盖顶点、法线、切线、纹理坐标、变换矩阵、材质属性等关键信息；
- 开发逻辑：开发者只需 遵循Unity引擎规则 进行场景搭建、逻辑编写等工作，即可驱动该阶段运行；
- 性能优化：当 DrawCall数量过多 时，会引发CPU侧性能瓶颈，可通过 批处理技术（合并绘制指令）优化。
几何阶段
几何阶段是渲染管线中 由GPU主导 的处理环节，核心围绕三维几何数据的加工与筛选展开：
- 核心任务：对模型 顶点数据 进行计算（如位置修正、属性赋值），完成 坐标空间转换（例：模型空间→世界空间→裁剪空间的映射），并执行 图元裁剪（剔除屏幕视野外的无效几何，降低后续渲染压力）；
- 开发可干预点：通过 自定义顶点着色器 编写逻辑，修改顶点的位置、颜色等属性，实现顶点动画、风格化形变等独特画面效果。
光栅化阶段
光栅化阶段是渲染管线中 由GPU主导 的核心流程，核心围绕 片元的最终渲染决策 展开：
- 核心任务：通过深度测试、透明度测试等逻辑，判定片元是否最终渲染；同时融合光照、纹理、材质等信息，计算片元的 最终渲染颜色；
- 开发可干预点：通过 自定义片元着色器 编写逻辑，控制片元的色彩、透明度、特效（如卡通渲染、辉光、溶解效果等），实现差异化画面表现。
Shader开发是什么
Shader开发的核心是 通过自定义逻辑处理渲染管线中的数据，以此决定最终渲染效果：
- 本质逻辑：介入渲染管线的几何阶段（如顶点着色）、光栅化阶段（如片元着色），对顶点、片元等数据进行编程改造；
- 实现形式：通过编写Shader代码，控制光照计算、纹理融合、颜色输出等渲染细节，实现卡通风格、辉光、溶解等定制化视觉效果。
如何学习Shader开发
学习Shader开发，需构建三类核心知识体系：
- 数学知识：矩阵运算、向量变换、光照模型等（支撑坐标转换、光影计算的底层逻辑）；
- 语法知识：掌握Shader编程语言规则（如HLSL、GLSL，或Unity的ShaderLab语法）；
- 着色器开发知识：理解渲染管线阶段的干预逻辑（如顶点/片元着色器的工作流程与编程方法）。
掌握以上内容后，即可 按需求处理渲染数据，最终在屏幕呈现符合设计的图像效果。
Shader开发必备概念
- 渲染管线与图形接口的关系：图形接口程序（如 OpenGL、DX 等）是开发者与硬件交互的中间层，提供对渲染管线的控制与管理功能 。
- Shader与图形接口的关系：Shader 属于 图形接口程序 的组成部分，用于编写渲染管线内的数据处理逻辑 。
- 不同图形接口的影响：开发语言存在差异（如 DX 采用 HLSL 、OpenGL 常用 GLSL ），且坐标系规则不同（原点位置、轴向定义有别，需调整坐标计算逻辑） 。
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