Unity 图形渲染知识三大块

IT圈老男孩1

众所周知图形渲染是一个庞大而复杂的知识体系，让很多刚接触的同学望而却步，造成了学习门槛比较高的现象。本篇文章当然不能解决轻松学习的问题，学习还是得一点一滴脚踏实地的学，写这个文章主要还是想帮助想学习的同学脑袋里建立一套框架，从而对后面的学习有所帮助。

想要学好图形学，要了解很多的基础知识，比如光学，数学，线性代数，微积分，计算机相关知识等，这些都不是我想表达的重点，之后有机会再聊。

那我们从哪几方面来开始概况总结呢？

想要学好图形渲染，很多人一想到的就是渲染管线，说的没错，但不全面，我总结为三个方面：渲染模型、渲染管线、GPU架构。

一、渲染模型


渲染模型为什么要单独提出来呢，因为它决定了你渲染出来的东西是什么样子的。这就好比厨房给准备好了，但要渲染出来什么东西，就得看菜单了，这个渲染模型就像是菜单一样。

那这个菜单具体指的是什么呢？

1、标准光照模型 如 兰伯特模型，Blinn-Phong模型
2、BRDF模型
3、BSDF模型
4、次表面散射模型

等等。

不同的模型应用场景不同，渲染出来的效果也不同，需要的代价也不同。

我们如何用好、用对、那就不得不对其进行研究学习。就好比厨师不能只会炒土豆片，还得会鱼香肉丝，烧茄子等。

二、渲染管线


学习过的同学对渲染管线是再熟悉不过了，如图所示：



对于渲染管线的理解，我们还是拿厨房来举例子：
一道菜从原材料到上桌需要经过下面这些步骤
采购 -> 洗菜 ->  切菜 -> 加调料 -> 翻炒 -> 成品

这就非常像我们讲的渲染管线，图形从无到有也要经过上图的步骤。我们需要弄清楚每个步骤才知道

1、怎么去控制它。   (土豆切几个，形状切成什么样，大小如何)
2、出问题了怎么查找它 （菜没熟是块切大了吗，味道太咸是盐加多了吗）
3、以及怎么优化它。  (土豆切成合适的形状、盐适量)

上面的例子虽然牵强，但能增强我们对渲染管线的理解，同时体现了管线对于我们学习的重要性

三、GPU架构



第三方面就想聊聊关于GPU架构方面的事情了，我为什么觉得它也要单独提出来讲呢

还是拿炒菜来举例，炒菜你可以在饭店炒，也可以大街上炒。

在饭店炒你不需要考虑城管来找你的问题，你可以安安心心的炒，灶台你可以弄的宽敞些，洗菜池子大些，再配上油烟机。

在大街炒你就不要那么多家伙事，一个煤气罐，和一口锅就行了，来了城管你就跑。

那同样的道理，PC端你不需要考虑功耗的问题，放到移动端就不行了，功耗是移动端必须要考虑的问题，玩家玩了2分钟游戏就关机了肯定是要骂娘的。

所以对GPU架构的理解才能帮助我们
1、考虑如何优化以及怎么优化
2、在我们脑子里形成清晰的数据走向，加深对图形渲染的理解，而不是死记硬背一些概念。
3、理解Unity提供的一些接口的作用，如图


就是由于移动端GPU架构的原因，在unity里面对rendertexture的使用也特别说明了一下，当不再使用这个RenderTexture之前，调用一次Discard（）可以在某些移动设备上提高性能。

以上就是我认为比较重要的三大块，相信有了这种框架性思维对学习一定大有益处，感谢关注。

参考资料，大家可以随时学习：

1、无我：GPU渲染架构-IMR & TBR & TBDR
2、opengl渲染管线 不能再详细了
3、OpenGL Insights 阅读有感 - Tile Based架构下的性能调校 翻译
4、GPU渲染管线之旅_空空的司马的博客-CSDN博客
5、针对移动端TBDR架构GPU特性的渲染优化_leonwei的博客-CSDN博客
6、深入GPU硬件架构及运行机制 - 0向往0 - 博客园

yukamu

最好把光照系统也加上

IT圈老男孩1

我觉得光照系统归属于渲染模型一类，比如BRDF模型

APSchmidt

并不是[尴尬]

Ylisar

你说的光照系统是指前向渲染、延迟渲染以及全局光照（IBL,光线追踪，路径追踪等）这些东西吧，仔细想想这么大个模块好像确实应该单独分个类出来，感谢提议