经过前面的系列文章中的三个例子,尽管代码简单,但是我想应该还有些地方没有100%弄明白,我们现在得回过头来补充一些必备的数学、图形学知识
1、图形管道
第一个例子中我有提到顶点着色和片段着色在整个图形绘制过程中属于一个环节,整个过程叫做管道,这个管道的所有环节包括:
在整个管道中,只有顶点着色与片段着色是可编程的,顶点数据和帧缓存是具体的数据,剩下的环节是固定功能的环节,即不能用cg去编程的环节。
2、数据流
3、语义、特殊参数(uniform)
前文已经大量接触到语义,语义的存在意义可以理解为给普通的向量或者标量赋予物理意义,比如一个向量(1,1)如果没有语义,我可以把它当做一个速度为1米/S秒的小球,也可以认为他是直线y=-x的一条法向量。而如果我们给这个向量(1,1)后面加上语义,例如(1,1) :SPEED,或者(1,1):NORMAL,那我们的程序就知道了这个向量的物理特性,至少不会混淆他们引起混乱。
uniforms是unity提供给我们的特定参数,他们也有向量、标量和矩阵,他独立于片段、顶点、图元之外而存在,如果将他们组成的网格mesh理解为一个庞大的宇宙,这些uniforms就好似大宇宙中的物理法则,对于任何的顶点、片段、图元都适用,且数值相同。
4、顶点变换
在了解顶点变换之前,我们要明白顶点着色器以及其后续的几个环节的最终目的是要将几何图元(例如三角形)的顶点从模型坐标系变换至显示屏坐标系。
这一点对于初接触Unity的人应该有很深的影像。你在场景中创建一个立体图形,然后创建一个主摄像头,那么最终游戏所看到的画面到底通过这个立体图形以及相机的种种参数经历了怎样的计算与交织呢?
整个顶点变换过程分为5个步骤:
需要注意的是,前3个变换是在顶点着色器中完成的,而透视变换域视窗变换是在后续的环节中完成的。也就是说只有前3个变换过程是可编程的。
前3个变换所用到的3个矩阵均可以通过uniform参数获取,并且unity还提供了一个MVP参数,即整合了这3个矩阵,直接完成从模型坐标系至裁剪坐标系的变换。