07 渲染基础

渲染与管线

渲染即通过计算机程序，由2D/3D模型生成具有真实感或非真实感的图像的过程

渲染的实时性

渲染可以是实时的，也可以是离线的，二者开销不同

实时渲染

应用程序通过调用操作系统提供的图像接口，调用显卡绘制图形，然后通过一系列的渲染管线，来绘制好显示在屏幕上的图像

模型与坐标变换

网格模型

网格模型是由若干顶点构成的一组多边形

• 顶点位置基于同一个坐标系统

• 顶点按照一定顺序排列(索引组织)起来

• 有序的顶点组成若干平面(三角形)

• 每个顶点可以附带除位置外的其他信息

  • 法/切向量
  • 顶点色
    • uv

      level of Detail

      准备好不同细节的模型，随着视距（或屏占比）的远近而切换

      坐标变换

• 模型坐标-> 世界坐标-> 相机坐标

• 相机（透视相机、正交相机）

• 投影变换
• 裁剪、视口变换

  光栅化与像素阶段

  可编程的GPU渲染管线

  详细流程见《unity shader 入门精要》

  光照、材质与着色

  光的特性

• 真实世界中，光是一切物体色彩的来源

• 光有光源，有方向，有强度，有不同的频率分布（颜色)

• 光击中物体表面会发生反射/折射，不同材质的物体，反射/折射的形式和程度不同

材质

• 材质体现了物体在不同光照环境下的视觉表现

• 材质用于描述物体表面的特性：例如颜色（纹理)，光泽度，凹凸变化，透明度，自发光等等

着色

• 通过模拟光与物体材质之间的互动，计算出最终投射到屏幕像素上的光的色彩和强度的过程，称之为“着色”，这个过程的数学描述称之为“着色模型”

  基本光源类型及属性

• 类型：
  • Directional Light
  • Spot Light
  • Point Light
• 属性
  • 光强
  • 光源颜色
  • 光源动态开关
  • 阴影投射开关

    移动性与光照烘焙

    UE4的材质系统

后处理

• 在场景元素绘制完成之后，对整帧画面进行的若干图像处理

• 一般使用Post Process Volume

• 也可以使用自定义的Post Process Material

渲染调试

• 借用ue引擎的可视化选项

• 常用的渲染性能统计命令

  • stat unit

  • stat rhi

  • stat SceneRendering
• 使用RenderDoc调试渲染过程